智力竞赛抢答器逻辑电路设计(共10页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 实习题目指导教师职 称学生姓名学 号日 期实习题目指导教师职 称学生姓名学 号日 期 内蒙古师范大学计算机与信息工程学院数字电路课程设计报告设计题目智力竞赛抢答器逻辑电路设计指导教师职称姓 名学 号日 期智力竞赛抢答器逻辑电路设计计算机与信息工程学院 摘要 智力抢答器是各种竞赛活动中不可缺少的电子设备。进行智力竞赛时，一般有四个参赛队，每个参赛队前面分别有一个参赛按钮，主持人在宣布抢答以后，参赛队按按钮就可以抢答，如果主持人没有宣布抢答而有人抢答，则抢答无效。 关键词 抢答器；时钟脉冲；蜂鸣器1设计任务及主要技术指标和要求1.1 设计任务设计一个四路抢答器，即有4名选手，其编号分别是1,2,3,4，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零。1.2 主要技术指标和要求（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。（2）设置一个系统清零和抢答控制开关SW，该开关由主持人控制。（3）设计一个计时器，选手在规定的时间内没有回答上，其他选手可以抢答。2引言智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法，通过抢答和必答两种方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短时间内，使人们增加一些科学知识和生活常识。实际进行智力竞赛时，尤其在抢答环节，一般是有几个参赛队（例如4个），每个参赛队面前分别对应一个抢答按钮，各小组对主持人提出的问题，主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用；在主持人宣布抢答开始后，可以进行抢答。首先抢到的小组，用声、光指示，并且显示该小组的编号，此时其他组抢答将计无效。3工作原理3.1 抢答环节的工作原理：使用两片74LS74（4个D触发器），一片74LS08（4个与门），一片74LS20（1个4个输入的与非门），一片74LS04（1个反相器）实现。4个触发器的输入端都接高电平，输出端接发光二极管，接到个20门上，输出经过一个反相器04门，让每个选手的按钮与反相器的输出接到08门上，输出依次接相应的时钟信号CLK,主持人的按钮接到每个D触发器的清零端R。没人抢答时，输出端Q1，Q2，Q3，Q4为低电平，发光二极管灭，反相器输出高电平；有人抢答时，该选手的触发器获得触发信号，使输出端为高电平，发光二极管亮，反相器输出低电平，将个与门封锁，其他选手无法抢答。13.2 显示抢答选手编号的工作原理其原理如表1所示。表1 显示选手编号L1L2L3L4显示数字可知接地，接L4，B接L2和L3的或，A接L1和L3的或就可以显示选手的编号。3.3 计时器的工作原理 使用一片74LS191实现七进制的减法计数器。让74LS191的Q-，U/D接1，Q+接地，输入端D=0，C=B=A=1，CLK接1Hz的时钟脉冲，输出端QA，QB,QC或起来接到异步置数端LD，就形成了从0111到0001的七进制的减法计数器，把QD，QC，QB，QA依次接数码管的D，C，B，A端。13.4 蜂鸣器报警电路的工作原理如果有选手抢答蜂鸣器就会发出声响，时间为1秒。数码管显示6（0110）时让蜂鸣器响，把B和C与起来，再与A的反与起来接到蜂鸣器的+端，-端接地。3.5 主持人控制端工作原理 如果选手在7秒内没有回答出来，他的灯就会熄灭，其他人就可以再抢答。主持人的开关SW5和74LS191的置数端LD经过08门与起来接到4个D触发器的清零端。当置数端为低电平时，D触发器的输出端Q也为低电平，发光二极管灭。4电路组成部分 此智力抢答器的设计分为三部分，第一部分是参赛选手的抢答环节，第二部分是计时器电路，第三部分是蜂鸣器报警电路。5设计步骤及方法5.1抢答器电路： 根据D触发器的特点，输出端Q=D，选手的按钮接D，有选手抢答则他的输出为高电平，相应的发光二极管亮，选手没有抢答时输出为低电平，相应的发光二极管不亮。主持人的按钮相当于清零的作用，把所有选手的清零端接在一起都由主持人控制。第一个选手抢答数码管上就应该显示他的编号1，把发光二极管接在数码管的输入端，电路如图1所示。 图1抢答器电路图5.2 显示选手编号电路： 每个选手抢答对应相应的编号，其电路图如图2所示。 图2 显示选手编号电路图5.3 计时器电路：根据74LS191的计数功能，运用它的异步置数端，设计一个七进制的减法计数器。时钟信号接到1Hz处，把输出端接在数码管的输入端，这样就能显示时间从7变到1。选手在7秒内没有回答出主持人的问题，他的灯就会熄灭，其他人可以再回答，其电路图如图3所示。5.4 蜂鸣器报警电路：当数码管显示6（0110）时就让蜂鸣器报警，持续的时间为1秒。把数码管的A和B与起来，再与C的反与起来接到蜂鸣器的+端，-端接地，其电路图如图4所示。5.5 抢答器电路主持人控制端: 主持人宣布抢答以后，选手才可以抢答，否则抢答无效。支持人控制端接在D触发器的清零端，在规定的时间内选手没有回答出问题，主持人说可以抢答时其他选手才可以抢答，其电路图如图5所示。 图3 计时器电路图 图4蜂鸣器报警电路图 图5 主持人控制端电路图6电路总体说明 6.1电路图，如图6所示。 图6电路图6.2 实体电路，如图7，图8所示。 图7 面包板实物图 图8 实体电路图7设计所用器材 所需元器件清单如表2所示。表2 所需元器件清单器件名称数量 74LS742片数电实验箱1台74LS1911片74LS322片74LS082片74LS201片74LS041片8小结（1）通过这次课程设计,加强了我动手、思考和解决问题的能力。 在整个设计过程中，我们一步一步地实现了抢答器的功能，从抢答到计时器，蜂鸣器，慢慢思考，终于成功的实现了。 （2）做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了，而且还可以记住芯片的功能，受益良多。（3）经过这几周的努力，在老师和同学的帮助下，我基本上完成了设计任务。通过这次课程设计，我充分认识到了自学的重要性，以及学以致用的道理，也体会到很多自己完成一件事,成功解决困难的乐趣。在图书馆和网上查阅了大量的资料，同时也认识到了图书馆和网上搜索的重要作用。在今后的学习过程中，应该多到图书馆和网上看一些专业方面的书籍，以丰富自己的知识。也使我加深了对数字电路技术的理解和应用。由于知识水平的局限，设计中可能会存在着一些不足，我真诚的接受老师和同学的批评和指正。（4）最后衷心感谢老师的悉心指导和同学门的热心帮助!参考文献.1 阎石主编.数字电子技术基础(第五版).高等教育出版社.专心-专注-专业