电子系统设计实习报告4人智力竞赛抢答器

电子系统设计实习报告

4人智力竞赛抢答器

班 级：电子01-1 设计者： 何玉迎 王丽晖 李小瑞 学 号：

4人智力竞赛抢答器

指导老师:刘丽萱 耿敏 设计者：何玉迎 李小瑞 王丽晖

班级：电子01-2班

内容摘要：

该抢答器用数字显示抢答倒计时时间，由“9”倒计到“0”时，蜂鸣器连续响0.5秒。选手抢答时，显示选手号，同时蜂鸣器响0.5秒，倒计时停止。

该电路采用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，起振快，定时精度高，使用方便。

一、设计内容及要求：

1. 设计内容：本课题要求设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢

答器。

2. 设计要求：

1 4名选手编号为；1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与

选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。 2 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（编号显示数码管

灭灯）和抢答的开始。

3 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢

答按钮，改选手编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，同时封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 4 抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，

要求定时器开始倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答，抢答有效，扬声器发出音响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，编号显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。

5 如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统

扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

6 石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的

CP信号。 7

二、电路工作原理：

电路由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路，倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时音响产生。主持人开始时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。

三、选定系统设计方案，画出系统框图

4人智力竞赛抢答器系统框图如下所示

振荡器 主持人 计时器 译码器 显示器

选手 锁存器

扬声器

扬声器 编码转换电路 译码器 显示器 四、 单元电路设计参数计算及元器件选择

1. 以锁存器为中心的编码显示电路。此电路是以四D触发器74LS175为中心的编码锁 存系统，编码器的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表为：

锁存器输出 Q4 0 0 0 1 Q3 0 0 1 0 Q2 0 1 0 0 Q1 1 0 0 0 编码器输出 D 0 0 0 0 C 0 0 0 1 B 0 1 1 0 A 1 0 1 0

由真值表可得出 A= Q4 Q3 Q2 Q1+Q4 Q3 Q2 Q1 ，B= Q4 Q3 Q2 Q1+Q4 Q3 Q2 Q1

C=Q4Q3 Q2 Q1, D=0

无人抢答时，输出为零，有人抢答时，D触发器将数据送出同时封锁触发器脉冲，使其他人不能抢答，送出数据经编码器成为8421BCD码，送到七段显示器上，显示抢答选手的号码。该部分电路如下图所示

U8U1041D52D123D134D91VCC5V~CLR74LS175NCLK1Q~1Q2Q~2Q3Q~3Q4Q~4Q237610111514Bus12451245124512456612361234321DCD_HEX6V1 1Hz 5V5V 如图所示，当无人抢答时，4个D触发器的输出Q “与”在一起，1245612456为“1”，使脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答，而显示器上只显示先抢答人的编号。

2.脉冲产生电路：该电路是由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为触发器和计数器的CP脉冲，由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以采用555定时器构成的多谐振荡器，电路及波形如下图所示：

VCC5VXSC1R14RST7R3625CONC1C31uFDISTHRTRIVCC8U1ABGTOUT3GND1555_VIRTUAL

3.倒计时显示电路：该电路使用了十进制同步减计数器74LS190，主持人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“9”，并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示，到零时停止。电路图如下所示：