1、八路搶答器課程設計 課程名稱：Multisim12仿真設計 班 級： 姓 名： 學 號： 摘要 據統計，搶答器已經成為人們生活競賽中必不可少的電器，普及面已經越來 越廣。隨著各種禁賽的大面積舉行，人們對搶答器的要求也越來越高。尤其是搶 答器的智能化、人性化等方面。而搶答器的人性化顯得更為重要。 本次課題設計目的是：設計家用搶答器控制邏輯電路，由九個分別控制電路清 零搶答以及開關，并分別用發光二極管顯示狀態。附加按鍵提示音及定時功能。 這些功能的增加都是為了提高搶答器件本身的人性化。為提高電路的穩定性以及 提高按鍵單次脈沖的穩定度，按鍵首先經過了74LS148 芯片進行了優先編碼處理。 為實現搶

2、答的人員鎖定控制，鎖定部分有74ls279組成了數字鎖存器，從而實 現了搶答者的鎖存控制。鎖存控制部分主要是通過74ls279芯片構成鎖存器，再經 過74LS48 數據數據譯碼器進行譯碼選擇處理。主持人開關及鎖存通過控制74ls279 的R段來控制輸出通過輸出及反饋到74ls148的使能段，實現電路的反饋鎖存及清零， 通過led燈來顯示有人搶答問題，定時部分由555、74ls192組成單穩態電路實現定時。 經過一系列的分析、準備。本次電路設計完成全部的設計要求，使大家進一步的了 解了數字邏輯早現實生活中的具體應用，也加深大家對數字邏輯的印象。 本次試驗關鍵字：搶答、定時、清零目錄摘要-2 前言

3、-4 第一章 設計要求 -5 1.1基本要求 -5 1.2提高要求 -5 第二章 系統的組成及工作原理-6 2.1系統的組成框圖-6 2.2系統的工作原理-7 第三章 電路設計-8 3.1搶答電路的設計-8 3.2定時電路的設計-10 參考文獻-11 附錄（元件清單）-11前言 進入21世紀越來越來多的電子產品出現在人們的日常生活中，例如企業、學校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽, 搶答記分器是必要設備。過去在舉行的各種競賽中我們經常看到有搶答的環節，舉辦方多數采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權，這在某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。人們于是開始尋求一種能不依人的主

4、觀意愿來判斷的設備來規范比賽。因此，為了克服這種現象的慣性發生人們利用各種資源和條件設計出很多的搶答器，從最初的簡單搶答按鈕，到后來的顯示選手號的搶答器，再到現在的數顯搶答器，其功能在一天的趨于完善不但可以用來倒計時搶答，計分顯示等等功能，也使比賽更突顯其公平公正的原則。 今天隨著科技的不斷進步搶答器的制作也更加追求精益求精，人們擺脫了耗費很多元件僅來實現用指示燈和一些電路來實現簡單的搶答功能，使第一個搶答的參賽者的編號能通過指示燈顯示出來，避免不合理的現象發生。當有更高要求無法實現，例如參賽人數的增加。隨著數字電路的發展，數字搶答器誕生了，它易于擴展，可靠性好，集成度高，而且費用低，功能更加

5、多樣話，是一種高效能的產品。而如今在市場上銷售的搶答器大多采用可編程邏輯元器件，本次設計主要利用常見的74LS系列集成電路芯片和555芯片，并通過劃分功能模塊進行各個部分的設計，最后完成了八路智力競賽搶答器的設計。第一章 設計要求1.1基本要求 （1） 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 S7表示。 （2） 設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。 （3） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，揚聲器發出聲響提示，并在數碼管上顯示選手號碼。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。 1.2提高要求 （1） 搶

6、答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時。同時揚聲器發出短暫的響聲，響聲持續0.5秒左右。發光二極管燈亮。 （2） 參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統清除為止。 · （3） 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警并 禁止搶答，定時顯示器上顯示00。第二章 系統的組成及工作原理2.1系統的組成框圖 基本原理設計框圖如圖所示，主要分主持人和選手分別進行分析設計。圖1 其一是各路選手搶答后產生的高低電平直接經過優先

7、編碼電路，然后經過鎖存器，譯碼電路到七段數碼顯示器同時，由秒脈沖產生電路產生的秒脈沖驅動定時電路工作，主持人開關通過控制電路來實現對整體電路的調節；本類定時搶答器的總體方框圖如圖1所示。2.2系統的工作原理： 電路包括主體電路和擴展電路兩部分。其中主體電路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開關后，當選手按動搶答鍵時，數碼管顯示選手編號，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。圖1所示電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關置于“清除”處，此時搶答器處于禁止狀態，選手不能進行搶答，定時顯示器顯示設定的時間（30s），當主持人將控制開關置于 “開始”時，揚聲器發出聲響，搶答器處于工作狀態，同時

8、定時器開始倒計時。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，電路要完成以下功能： （1）優先編碼電路判斷搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后通過譯碼顯示電路在數碼管上顯示搶答者的編號； （2）控制電路對其余輸入編碼進行封鎖，禁止其他選手進行搶答； （3）控制電路要使定時器停止工作，數碼管上顯示剩余的搶答時間，當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關進行系統清零，使系統回復到禁止工作狀態，以便進行下一輪搶答。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統將報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。第三章 電路設計3.1搶答電路的設計 其工作原理是：當主持人控制開關處于“清零”位置時，RS觸發器的R端為低電平，輸出

9、端（4Q1Q）全部為低電平。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態，此時鎖存電路不工作。當主持人將開關撥到“開始”位置時，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態，既搶答器處于等待工作狀態，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS279處于工作狀態，4Q3Q2Q=101，經74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS

10、148處于禁止工作狀態，封鎖了其它按鍵的輸入。當按下的鍵松開后，74LS148的YEX高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態，其它按鍵的輸入信號仍不會被接受。這就保證了搶答者的優先性以及搶答電路的準確性。當優先搶答者回答完問題后，主持人操作控制開關S，使搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。搶答器電路圖3.2計時電路： 原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路、74LS48譯碼電路和2個7段數碼管即相關電路組成。具體電路如圖3.2.2所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過譯碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鐘信號由時鐘產生電路提供。74192的預置數控制端實現預置數，由節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數器開始減法計數工作，并將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管DPY_7-SEG 上，當有人搶答時，停止計數并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時， 輸