一、 設計目的掌握四人智力競賽搶答器電路的設計、組裝與調試方法。熟悉數字集成電路的設計和使用方法。二、 設計任務與要求設計任務設計一臺可供4名選手參加比賽的智力競賽搶答器。選手時，數碼管顯示選手組號，同時對應的LED燈亮。設計要求1） 四名選手編號為：1,2,3,4。各有一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的組號對應，也分別為1,2,3,4。2） 給主持人設計一個控制按鈕，用來控制系統清零（搶答顯示數碼管滅燈）和搶答開始。3） 搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選于按動搶答按鈕，該選手編號立即被鎖存，并在搶答器上顯示該編號，同時LED燈給出燈光提示，封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。搶答選手編號一直保持到主持人清零為止。4） 用555產生頻率為1Hz的脈沖信號，作為定時計數器的CP信號。三、四人智力競賽搶答器的電路原理及設計方案一：四人智力競賽搶答器的原理仿真圖如下其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到”清除”狀態，搶答器處于禁止狀態，編號顯示器滅燈；主持人將開關置開始”狀態，宣布”開始”搶答器工作。選手按搶答按鈕搶答時，信號通過D觸發器鎖存并輸出到后級得CD4511BCD譯碼器和發光二極管；根據信號點亮發光二極管和數碼管顯示按鈕的編號。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作”清除”和"開始”狀態開關。vccc34 74S0'0'NTJ3R1174LS48H-|R2-10kQ1&1N3208D1一-1N320BD2-| D3.13U7510Qvccc34 74S0'0'NTJ3R1174LS48H-|R2-10kQ1&1N3208D1一-1N320BD2-| D3.13U7510QI37 ^5_TIMEICRATED10'O'kO—cos%酩Tl—葉—0.01葉單元電路的原理分析:1）搶答器電路其功能主要有74LS175D觸發器和74LS20和74LS00完成。該電路完成兩個功能：一是分辨出選于按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，;二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關J2置于〃清除〃端時，74LS17Q5D觸發器的CLR端均為0,Q端均為0, =1,所以數碼管顯示0所有發光二管Q不亮；。當開關J2不接地即打開時搶答開始，當無人按搶答開關時鎖存器輸出全為高電平經為幾個非門仍為高電平鎖存器處于等待接收觸發狀態當選于按Q下搶答開關時（如第一個搶答開關）1D=1， =0，使得CP=1這樣使得無論輸入何種信號輸出將保持不變（脈沖信號不能進入觸發器）從而禁止了其他選手的按鍵操作，當按鍵松開即按下時，74LS175的鎖存保持功能，此時由于仍為1Q=1，使CP=1，所以74LS175仍處于禁止狀態，確保不會出二次按鍵時輸入

信號，保證了搶答者的優先性。如有再次搶答需由主持人將J2開關重新置清除端，然后再進行下一輪搶答。74LS175其功能表如下：0 74LS175的功能表清零時鐘輸入輸出工作模式CRCP1D2D3D4D1Q2Q3Q4Q0XXXXX00 001f1D2D3D4D1D2D3D4D數碼寄存11XXXX保持數據保持10XXXX保持數據保持2）數碼管顯示電路采用CD4511BCD譯碼器和七段數碼管來實現。CD4511的真值表如下：CD4511真值表:InputsOutputsLEBlItdcBAabcdergDl&phyXX0XXXX1111111 BX0 1XXXX0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 011111 10 00 1 1 0 0 0 10 1 1 0Q0 0 10 110 0 101 10 110 1 20 1100 1111 110 0 1 30 110 10 00 110 0 11 40 110 10 110 110 11 50 110 11000 1111 1 60 110 1111 110 0 0 0 70 1110 0 01111111 80111°七段數斗管的管腳如圖°11 90 1110 10Q0 0 0D000 1110 110 0 0 0 0 0 00 11110 00 0 0 0G0 00 111 1 0 10 0 0 0 0 0 00 1111100 0 0 0 0 000 1111110 0 0 0 0 0 01 1 1XXXXt ih

gf共ab1Q|!I&I址gf共ab1Q|!I&I址irnsTE路3）脈/1 2 456 7 9 10QQQQQQQQ6 O3 S <：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：T1?中時間 苔-二-工44,953ms 12 * 44.953 msT2-T1 0.000s <：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：T1?中時間 苔-二-工44,953ms 12 * 44.953 msT2-T1 0.000s：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：時間軸-比例IzmsAJiviv■:■■■：：：：：：■：■：：：：■：■：：：：■：■：：：：■：■：：：：■：■：X位置Q. FvJT'II+1F1鹽I[p/A1[AJt!I通道5.000V5.000V0.000V通道一巳反向Ext.Triggi「通道.A比例［』gY位置0IftpIInIInr1觸發電平宜米刑 薄1宿杰4)LED電路主要用發光二極管和三極管來實現。四、安裝與調試過程首先應對整個電路在電路上布好局，畫出電路的布局圖表上芯片各封裝管腳號，方便焊接和連線。

BS2C1BS202BS2C1BS202口「Iedch圖2!3BS20I型LED數碼管VrVr/if ahcde畫"■iB.iH.nl■而J CC451If cUJUJUJL±ll±lL±JLd'LiJ'BC濟皮LDA圖2-1-5 CC45U外引線排列圖先把所有元件都插到電路板上（通過把管腳彎曲使其稍微固定）而后一個模塊一個模塊的焊接，焊接時盡量能借助各元件的管腳（有的管腳比較長）來實現元件的來連接，無法避免的交叉處和夠不著在使用導線連接。各模塊焊接完后在焊接模塊間的連接。調試，開始每一個燈亮，后來發現555定時器沒節5V電源;又有只兩個燈，且開關失效，經檢查發現控制開關和74LS175輸入端的電阻一端沒接地。接好后仍然有兩燈亮著，按下控制開關能讓兩者的燈滅松開后又亮；這因該是74LS175芯片上出錯了，就是有兩個輸出始終為高點平，兩個始終為低電平。排除故障的方法；1）首先用萬用表調到測各該聯通的地方有沒連上接上或是否有地方短路了。2）對著電路板（焊接面）把焊接的電路畫了出來，再對照原理圖查。五、元件清單數字集成電路74LS175、CD4511、74LS20、74LS00各一片，NE555定時器一片，510歐姆的電阻8各，10K的電阻10個，100K的電阻1個，三極管4個，發光二極管4個，0.01uF電容2個，4個二極管。五個開關。方案二：我自己通過在圖書館和網絡上查閱資料，自行設計出了一個四路搶答器，我通過原理檢查和模擬仿真證實我自己設計出來的電路是可以實現搶答功能的。下圖就是我自己設計出來的搶答器電路通過仿真后的仿真原理圖：我設計出來的電路圖實現了搶答功能，即當第一位選手摁下搶答開關并不放的時候，其他選手再搶答為無效，同時指示燈顯示第一位搶答選手的位置，如果再接入基于cd4511的七路數碼管顯示器就能顯示搶答選手的序號。我自己設計的電路圖與老師給我們的示例原理圖相比，優點是所用的元器件少而且簡單此原理圖是通過簡單的數電邏輯推導出來的，因此，實現簡單、所用元器件少是它的一個突出的優點。由于我設計的思路不是很完善，設計出來的搶答器電路有一些缺陷:由于沒有使用鎖存電路導致我設計的搶答器不能實現鎖存功能，以至于需要選手們在搶答的時候要按著搶答開關一直不放，這是我在設計搶答器的過程中犯下的一個致命的錯誤，也是我在課程設計中沒有用此簡單的方案二設計電路而改用方案一的主要原因。六、心得體會通過本次數字電子實習加強了我們動手、思考、解決問題的能力。在整個實習過程中，我們通過自己的努力設計出了一些搶答器的原理圖，但是由于考慮不周全導致一些電路雖然實現了搶答功能，但由于原理上的不完善而不具備基本的實用功能。通過分析比較我們選出了最佳的設計電路。這是一種自我批判和積極進取的精神。通過本次課程設計，我們培養了一種認真細致，思維嚴謹的科學精神，我們通過自己的行動來讓自己明白了這些精神在我們以后的學習和生活中必不可少。我們在焊接的過程中只要稍稍的不留神就很有可能接錯線和管腳，由于一時的不細致將導致整個搶答器不能工作，將要花費我們大量的時間去發現錯誤排除錯誤，這將大大的延期我們完成作品時間。這就是所謂的欲速則不達。通過實習我們對這些幾本的芯片的功能有了一定的了解，能夠熟知他們的封裝管腳圖和實現的基本功能。對各種搶答器的電路原理已經爛熟于心，還有對每種不同的搶答器的原理區別和電路設計的優缺點已經有了一些了解。我們在學習了模電之后對