抢答器实验报告

内蒙古师范大学计算机与信息工程学院

《数字逻辑》综合课程设计报告

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设计题目 抢答器 指导教师 XXX 姓 名 XXX 学 号 20101104119 日 期 2012.7.3 职称 讲师

智力竞赛抢答器逻辑电路设计

计算机与信息工程学院 10级师范汉班 XXX 2010110 XXX

指导教师 XXX 讲师

摘要 现今，形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校、企事业单位及社会团体组织中，它为各种知识竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。设计一个四路抢答器主要包括控制电路、译码电路、报警电路、显示电路部分，抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛。主持人可以通过清除开关和控制开关控制系统的清零和抢答的开始。 关键词 门电路 触发器

1设计任务及主要技术指标和要求

1.1设计一个可以容纳4名选手或4个代表队比赛的抢答器。 1.2设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

1.3抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并将优先抢答选手的编号保持到显示器上，直到主持人将系统清除为止。 2引言

接通电源后，主持人的开关处于“0”位置时，抢答器处于禁止状态，选手编号的LED灯不亮，七段数码管显示为“0”。当主持人把开关拨到“1”位置、清除开关拨到“0”位置后，抢答器进入工作状态，选手们进行抢答。当其中一个选手按下抢答按钮后，其他选手再按按钮无效，报警器发出声响表示进入回答问题状态，选手编号的LED灯亮，七段数码管显示出抢答成功的选手的编号。 3工作原理

电平触发的主从触发器工作时，必须在正跳沿前加入输入信号。如果在CP 高电平期间输入端出现干扰信号，那么就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在CP 触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性就降低了。边沿D触发器也称为维持-阻塞边沿D触发

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器。特征方程Qn+1=D。

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4电路组成部分

抢答按钮 显示电路 主持控制开关 控制电路 译码电路 主持清除开关 报警电路

图4-1 抢答器实现规划图

4.1 控制电路

控制电路包括4个D触发器（74LS74）以及一些组合门电路实现数据的锁存（最关键的是“反馈”部分），使得首先抢答的选手Q = 1，其余为0，并且其他选手再抢答也不起作用。最终确定一组Q1、Q2、Q3、Q4。 4.2 译码电路

译码电路包括一些组合门电路，使得A0 = Q1 + Q3，A1 = Q2 + Q3，A2 = Q4，A3 = 0。 4.3 显示电路

显示电路分为两部分，在操控区有4个提示灯，还有一部分为数码显示器与蜂鸣器。当有选手抢答成功时操控区该选手处的提示灯亮，数码显示器显示该选手编号。直到主持人清除系统，以上现象消失。 4.4 报警电路

当有选手抢答成功时操控区该选手处的提示灯亮，蜂鸣器响。 5设计步骤及方法 5.1 四人抢答

一人抢答后其他选手的抢答无效，这就需要用到“反馈”的概念，某选手的抢答必须能“遏制”其他选手的抢答，而且得到的结果还不能是瞬间的，这就要考虑时序电路的设计。由于D触发器是最基本的时序电路且Q = D（当CP上升沿来到时），就可以选用D触发器作为数据的储存结构，CP作为选手的抢答按钮，

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这样就可以依靠Q = D使得抢答选手的信息得以保存。又怎样区分抢答选手与其他选手呢？ 可以这样解决，最初让所有的Q都为0，D都为1,这样当某选手的CP到来时，就可以实现Q = D = 1了，实现了抢答选手与其余选手的不同，那么第二个选手再抢答时岂不又会出现一个Q = 1。这就必须依靠“反馈”，使第一个选手的抢答影响其他选手的抢答作用，最好的方法就是当第一个人抢答后，其余选手的CP都变为0，这样其他选手再抢答只能进行Q = D = 0，从现象上看是不变的。那么每个D各取什么值时才能保证有一个Q出现1时其余D触发器对应的D都变成0呢？因为4个D触发器在数学角度来说是一样的，如此完美的对称肯定能通过3个D触发器实现对另一个触发器的“影响”，最终

CP1 = AQ1Q2Q3Q4,CP2 = BQ1Q2Q3Q4,CP3 = CQ1Q2Q3Q4,CP4 = DQ1Q2Q3Q4这样一来就完成了抢答器的“抢答”功能。

至于抢答之前Q1、Q2、Q3、Q4都为0，可以用清空开关Rd控制。 5.2 保存抢答结果

经过“抢答”，最终会保存Q1、Q2、Q3、Q4的某个状态且其中只有一个为1，其余都为0。接下来的任务就是对于某个结果怎样反映出是那位选手的抢答成功。 Q1 0 1 0 0 0 Q2 0 0 1 0 0 Q3 0 0 0 1 0 Q4 0 0 0 0 1 A3 0 0 0 0 0 A2 0 0 0 0 1 A1 0 0 1 1 0 A0 0 1 0 1 0 表5-1 5.3 显示抢答结果并报警

通过表格可以发现这个过程就是要实现译码功能，于是得到表达式如下：

A0=Q1+Q3 A1=Q2+Q3 A2=Q4 A3=0

A0接七段数码管的A位，A1接B，A2接C，A3接D，蜂鸣器一端接地，另一端接Q1Q2Q3Q4。

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