四人抢答器

物理与信息技术学院 课 程 设 计 报 告

课程设计时间：

学生姓名：魏宗榘 学 号：201105230114 指导教师：赵飞燕

年6月25日—2013年6月29日

四人抢答器的设计

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一、 课程设计目的

1.1学习使用数字电路中的D触发器、分频电路、多谢振荡器、CP时钟脉冲源、移位寄存器等单元电路的综合使用。

1.2四人抢答器的工作原理。

1.3了解、掌握简单数字系统实验、调试及故障排除方法。

二、课程设计任务

2.1四人抢答功能，抢答前全部开关打开，当主持人闭合开关以后四人抢答，第一个抢答的人抢答成功后其他人抢答无效。主持人重新设置后再次抢答。

2.2 译码显示功能，当抢答成功后，译码显示出抢答成功的选手。

2.3计时功能功能，当主持人设置，开始抢答，并进行120秒倒计时，倒计时到0秒是关闭抢答功能，从此后抢答无效，主持人重新设置后再次抢答。

三、四人抢答器的设计

3.1振荡电路

此振荡电路作为抢答电路的时钟信号，为了使选手按下抢答开关以后电路迅速响应，所以此振荡电路频率要高。

3.2分频电路

对振荡电路产生的振荡信号进行分频，使得频率变为原来的1/2。采用D触

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发器。

3.3抢答电路

有四位选手，主持人闭合开关以后四人抢答，第一个抢答以后，显示第一个抢答成功。以后抢答无效。采用四D触发器，四位选手控制D0-D3,主持人控制MR。当有一个抢答以后封锁时钟信号，其他人抢答无效。

3.4译码显示电路

四人抢答后由四个灯显示抢答是否成功，亮代表高电平，抢答成功，用1表示，那么有四种可能，分别为 0001、0010、0100、1000。要用BCD数码管显示，应该转换为 0001、0010、0011、0100，采用74HC148编码芯片进行编码。编码为 001、010、011、100,四位BCD码的最高位置0（接地）。

3.5 120秒倒计时电路

3.5.1 1秒脉冲发生电路

此电路给120秒倒计时电路提供时钟信号，在对于时间要求不是特别精确的情况下，采用555定时器构成此电路。此电路较石英晶体振荡电路更为简单、廉价。石英晶体震荡电路频率较高为32678Hz，产生1秒脉冲信号需十五级分频，虽时钟信号精确，但电路复杂，成本较高。

3.5.2 120秒倒计时电路

采用3块十进制计时电路芯片74ls192构成120秒倒计时电路。倒计时至0时停止计时，封锁抢答电路，此后抢答无效。

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四、四人抢答器的实现

4.1震荡电路

4.2分频电路

D触发器Q=D，D接Q 就构成二分频电路。

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从proteus中导出的频率BMP图像

4.3抢答电路

主持人按下开关，MR接高电平时抢答有效。抢答信号的锁存可通过D触发器的输出相“与”反馈门控触发脉冲实现，U5输出：

QU5=Q0Q1Q2Q3

抢答信号的锁存可通过D触发器的输出相“与”反馈门控触发脉冲实现，当

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无人抢答时，4个D触发器的输出Q非相与，为“1”时，脉冲能够进入触发器，当第一个抢答成功后QU5=1，U4的2输入引脚为0，输出恒为1，没有上升沿，使脉冲不能进入触发器，其他选手强答无效。从而防止其他人抢答。

4.5译码显示电路

输入输出低电平有效，输入接Q0-Q3的反向输出，0、5、6、7接高电平，不用。输出低电平，BCD数码管高电平有效，中间接非门反向。

4.6 120s倒计时电路

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由三块74ls192构成120秒倒计时电路，采用红色三位七段数码管显示。倒计时至0秒时停止倒计时。关闭抢答功能。

4.7 1s脉冲发生电路

一秒脉冲发生电路，（为了方便连接图对元件引脚重新编辑）

T=0.7（R2+2R1）C4

C4=10u、R2=4.29k时R1=5k。Proteus7.1环境下仿真时R1取10K较为合适。

4.8 Proteus中设计出的总电路图

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五、测试

5.1在proteus环境中测试

5.1.1

抢答开始前主持人未按下抢答按钮，计时电路置120秒，

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5.1.2

主持人按下开始按钮，倒计时电路工作。1号抢答成功，2号抢答失败。

5.1.3

2号抢答成功，其他选手抢答失败。

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5.1.4

3号抢答成功，其他选手抢答失败。

5.1.5

4号抢答成功，其他选手抢答失败。

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5.1.6

超时，所有人无法抢答。

5.2实验室环境下测试

5.2.1一号选手抢答成功，其他抢答失败

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5.2.2二号选手抢答成功，其他抢答失败

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5.2.3三号选手抢答成功，其他抢答失败

5.2.4四号选手抢答成功，其他抢答失败

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六、总结

对于较复杂的实验，在实验中一定要注意一点，在实验过程中分模块组装，分模块测试，最后对于各模块之间进行连接。这样既有利于发现问题并解决问题，在对电路图进行升级的时候能更方便的去更改。复杂电路因元器件，人为因素等导致的错误在在检查的时候十分麻烦。

一项好的电路要尽可能的简单易用。太过于复杂对于用户来说使用比较困难，自己设计的电路别人不习惯用，不容易上手。

在实验过程中要熟悉电路图各模块功能，按照实际情况进行改正，设计好，仿真环境下能够很好运行的电路在实际情况下不一定能完美实现其功能。

参考文献

[1].宁夏师范学院物理与信息技术学院《数字电子技术基础》

[2].杨志忠.数字电子技术基础.北京.高等教育出版社.2012