1、簡易三路搶答器目 錄前言················································

2、················11方案設計·································

3、························22 主要單元電路························

4、83;··························42.1 二輸入4與非門74LS00····················

5、83;····················42.2 三輸入3與非門74LS10··························

6、83;·············52.3 四D觸發器74LS175·································

7、3;··········62.4 555定時器構成的多諧振蕩器··································72.4.1 555定時器&#

8、183;·················································72

9、.4.2 555定時器構成的多諧振蕩器·······························82.5 搶答器按鍵部分··············

10、;··································92.6 搶答器指示部分··············

11、;·································103總電路原理圖及設計原理··············

12、83;······················124 總結與體會··························

13、···························14參考文獻······················

14、···································15附錄 元器件清單·············&#

15、183;···································16前言電子課程設計是對以前學科知識的綜合，檢驗學生掌握電子學科的理論知識的程度，也是學科教學中的一個十分重要的環節。通過把理論與實踐相結合，提高理論水平，鍛煉實踐動手能力

16、。同時，對于學生對電子學科的學習興趣也是有極大的激發作用，讓同學在自己動手制作的過程中找到樂趣，加深對學科知識的理解及消化，為以后的學習打下良好的基礎。一個較為復雜的設計課題，通常需要對設計要求進行認真分析和研究，通過收集和查閱資料，在已學模擬和數字電子技術課程（或電子技術）理論的基礎上進行構思，從而提出實現設計要求的可能方案，并畫出相應的框圖。搶答器是一個用于智力搶答的簡易器械，通過他可以實現對由誰獲得回答權的自動判斷，假如僅靠人的判斷，很難保證先做出搶答的選手獲得答題權，運用搶答器可以消除這種可能性從而保證比賽的公平公正性。搶答器多見于一些益智類節目中，搶答器可以鍛煉選手的快速反應能力，而

17、且活躍現場氣氛。本報告主要介紹了簡易三路搶答器的設計原理以及器件選擇和主要器件分析以及原理圖等。1 方案設計圖1-1 三路搶答器的流程圖如圖為這個三路搶答器的方案流程圖，其具體介紹如下：選手搶答按鍵由三個可自動復位開關組成；多諧振蕩器由555定時器和電容和電阻構成；主持人復位鍵使用一個可自動復位按鍵；聲光提示部分由三個發光二極管和一個揚聲器構成；搶答信號分析主體部分由一個四D觸發器74LS175和兩個二輸入與非門（由74LS00提供）和一個三輸入與非門（由74LS10提供）構成。該搶答器工作流程：搶答開始前，主持人按下復位鍵，此時，三個發光二極管均為熄滅狀態，揚聲器不發聲。當主持人表示開始搶答

18、時，選手按下搶答器按鍵，和該選手對應的指示燈即發光二極管亮，揚聲器發出聲音，同時通過與非門電路將搶答信號反饋回來，鎖住搶答器主體，使之不再接收其他選手的搶答信號，從而保證只有第一個按下搶答按鍵的選手獲得答題權。等到進入下一搶答環節，主持人按下復位鍵，搶答器再次處于可搶答狀態。2 主要單元電路2.1 二輸入4與非門74LS00圖2-1 二輸入4與非門74LS00的內部邏輯圖74LS00有外部14個管腳，內部由四個二輸入與非門電路構成。現取其中一個列其功能表：Y=表2-1 二輸入與非門功能表輸入輸出ABYLLHLHHHLHHHL2.2 三輸入3與非門74LS10圖2-2 三輸入3與非門74LS00

19、的內部邏輯圖74LS10有外部14個管腳，內部由三個三輸入與非門電路構成。現取其中一個列其功能表：Y=表2-2 三輸入與非門功能表輸入ALLLLHHHHBLLHHLLHHCLHLHLHLH輸出YHHHHHHL2.3 四D觸發器74LS175圖2-3 74LS175引腳圖圖2-4 四D觸發器邏輯圖四D觸發器，顧名思義，是由四個觸發器構成，并且這四個觸發器為上升沿觸發，其功能表為：表2-3 四D觸發器74LS175的功能表輸 入輸 出RDCPD1D2D3D4Q1Q2Q3Q4L×××××LLLLHD1D2D3D4D1D2D3D4HH×

20、15;××保 持HL××××保 持2.4 555定時器構成的多諧振蕩器2.4.1 555定時器555定時器是一種模擬電路和數字電路相結合的中規模集成器件，它性能優良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩態觸發器和多諧振蕩器因此集成555定時被廣泛應用于脈沖波形的產生與變換、測量與控制等方面。555 定時器的內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯電阻，一個 RS 觸發器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3 。圖2-5 555定時器內部結構2.4.2 555定時器構成的多諧振

21、蕩器555定時器是一種模擬電路和數字電路相結合的中規模集成器件，它性能優良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩態觸發器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發器。因此集成555定時被廣泛應用于脈沖波形的產生與變換、測量與控制等方面。用555定時器組成的多諧振蕩器如圖3.4.2所示。接通電源后，電容C被充電，當vc上升到時，使vo為低電平，同時放電三極管TD導通，此時電容C通過R2和TD放電, vc下降到時，vo翻轉為高電平。電容C放電所需時間為：tpL= R2Cln 20.7R2C當放電結束時，TD截止，Vcc將通過R1 、R2向電容充電，vc由上升到所需的時間為

22、：tpH=(R1+R2)Cln20.7 (R1+R2)C當vc上升到時，電路又翻轉為低電平。如此循環往復，在輸出端得到一個周期性的矩形波。其振蕩頻率為：f =1/( tpL + tpH) 1.43/(R1+R2)C其振蕩周期為:T=1/ f =(R1+R2)C/1.43由于555定時器內部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，用555定時器組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響較小。（a）(b)圖2-6 555定時器構成的多諧振蕩器電路及工作波形（a）電路圖 （b）工作波形2.5 搶答器按鍵部分在本電路中，需要三位選手各一個搶答按鍵和主持人一個復位按鍵。考慮到搶答器實際需要，

23、在此不采用單刀雙擲開關，因為單刀雙擲開關在選手搶答之后需要手動扳回，增加了操作的復雜性。所以選用可復位按鍵，以減少操作流程。 (a) (b)圖2-7 搶答器按鍵部分 （a）搶答部分 （b）復位鍵如圖（a）所示，選手按鍵區，在常態下，S1、S2、S3處于斷開狀態，輸出端接地處于低電平。當按鍵按下去時接通電源，由于電阻R7、R8、R9的作用，輸出端會輸出高電平。松開按鍵，輸出端再次變為低電平。圖（b），常態下Rd端通過電阻R6接通5V電源，從而接收到高電平。當按下S0鍵，Rd端直接接地，變為低電平信號。松開S0，Rd再次變為高電平。2.6搶答器指示及發聲部分圖2-8搶答器指示及發聲部分搶答器指示部

24、分主要有指示燈顯示對應的作出搶答的選手，和發聲部分。其中指示燈選取三個發光二極管接在相應的電路中，發聲功能則選取一個揚聲器來完成。鑒于74LS175輸出電壓較小，并且通過電阻和二極管的管壓降效應，導致揚聲器的電壓更小，從而無法驅動負載。所以在揚聲器的發生部分加上一個三極管放大電路，保證揚聲器能夠正常工作。3總電路原理圖及設計原理圖3-1 三路搶答器總原理圖以一號選手為例，該搶答器設計工作原理為：搶答前，D1、D2、D3和Q1、Q2、Q3均處于低電平狀態，1、2、3處于高電平狀態，所以三者通過一個三輸入與非門，再經過一個二輸入與非門之后處于高電平狀態，這個高電平和多諧振蕩器通過一個開始搶答時，按下搶答鍵S1，此時四D觸發器D1接收到一個高電平信號，和多諧振蕩器匯合通過一個與非門之后，仍然為高低電平的振蕩波形，并輸送至74LS175 的CP端。搶答開始時，按下S1鍵，此時74LS175的D1端接收到一個高電平信號，D1、D2、D3狀態為H、L、L，經CP端觸發Q1、Q2、Q3狀態也為H、L、L，Q1將高電平信號輸送至相應的指示燈（二極管），指示燈亮，揚聲器發聲；此時，1、2、3狀態為L