数字电路课程设计-数字抢答器 (3)

摘要：数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将电路的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。 关键词：抢答器电路 定时电路 报警电路 时序控制 1 引言

数字电子技术是生活中不可缺少的，它的应用十分广泛，它已广泛应用于数字通信、自动控制、数字测量仪表、家用电器等各个领域。特别是在数字电路基础上发展起来的电子计算机，已进入现代社会的各个领域，不仅在高科技研究领域，而且在生产、管理、教育、服务行业甚至家庭中都得到了广泛的应用，它标志着电子技术的发展进入了一个新的阶段。另外，数字式移动电话、数字式高清晰度电视以及数码照相机等也是数字电路发展的产物。

数字抢答器的电路有各种各样的，有的很简单，也有比较复杂的,比如用发光二极管或用双向晶闸管控制的灯泡指示抢答组别的电路可以做的很简单，如果用数字显示抢答组别，电路会相对复杂一些.现在的抢答器形式又有了新的变化,比如用单片机控制的,还有八路数显，有的还有时间的控制和成绩计分显示等.这里介绍的就是用数字显示抢答器组别的抢答器。 数字抢答器就是利用数字电子技术实现的。主要为了实现抢答、定时、报警功能。其电路由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。 2 设计任务及要求

该电路主要是为了实现抢答、定时、报警功能，具体要实现的功能及要求如下： （1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。 （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。

（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，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

（4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

（5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

（6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

3 总体方案设计

通过查阅资料，有关抢答器的设计方案比较多，根据设计任务要求，以下两种设计方案比较适合，先简单介绍这两种方案。 1、方案一

该方案主要是利用8～3线优先级编码器74LS148、七段译码驱动器74LS48、R-S锁存器74LS279、双时钟方式的十进制可逆计数器74LS192、NE555定时器、2输入四与非门集成电路74LS00 以及LED数码管等构成的数字抢答器。

其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在规定时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、

禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。 2、方案二

该方案是利用10～4线优先编码器CD40147、四锁存型D触发器CD4042、BCD码4～7线译码/驱动器CD4511、2输入或非门CD4011以及LED数码管等构成的8路智力竞赛抢答器。 该电路作为抢答信号的接收、保持和输出的基本电路，手动清零开关CR，S1~S8为抢答按钮开关。 本抢答器可同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个开关S1~S8表示。同时设置一个系统清除和抢答控制开关，该开关由裁判控制。此抢答器应具有数据锁存功能与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在数码管上显示，同时蜂鸣器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到裁判将系统清零为止。 通过对比可以看出，方案一在功能实现中的一些优越性和方案二的一些不完善。主要表现在：方案一中抢答选手可以通过编号显示器灯的亮灭清楚的判断抢答器是否处于工作中；主持人可以自己设定时间；定时器具有倒计时功能，抢答选手必须在规定时间内抢答，抢答结束后定时显示器显示剩余时间；当一轮抢答之后，才可以二次抢答，所以方案二并不可行。因此，本课题采用方案一数字电路进行设计。