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电子技术课程设计

题目名称:__智力竞赛抢答器___

班级：自动化0901

学号：200904134015

姓名：翁

指导教师：吴建国

日期：2011年6月20日

设计课题智力竞赛抢答器

一.设计要求

1.设计四人参加的智力竞赛计时抢答器；

2．当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴有声

响。此时，抢答器不在接受其他输入信号；

3．具有回答问题时间控制功能。要求回答问题的时间小于等于100

秒（显示为0~99），时间显示采用倒计时方式，当达到限定时

间时，发出声响以示警告；

4．画出完整的电路原理图。

二.方案选择及电路的工作原理

设计的方案有以下两种：

方案一：

用CD4511、CD4068各一个电阻，开关，三级管和二级管

若干及七段显示器构成抢答电路。本电路的控制方法是利用

开关进行输入编码当按键第一次就接下时，输出由1111110

变为所接下的键值的BCD编码经40688输入与门和一个三

级管控制后输出CD4511第五脚使其从底电平变为高电平，

从而锁住CD4511，实现抢答功能。计数器利用两个CD40110

和CD4011组合成99秒的加法计数器。此电路原理简单，制

作方便，但显示不为倒计时，观看比较不方便。

方案二：

抢答电路由四个D触发器74LS74N，或非门4002BT，开关

若干，优先编码器74LS148及七段显示器等组成。本电路的

控制方法是利用开关进行高低电位的输入，当四个开关有一

个有优先按下时，D触发器的输出端输出的高电位通过或非

门进入其他D触发器的异步复位端从而使其他选手的输入信

号锁存成无效。倒计时电路由74LS192,七段显示器，及555

定时电路组成。此电路的设计虽然较复杂，但是能很好实现

所要求的功能。

通过比较二个方案的特点，本电路采用方案二！

该系统的整体分布如下图所示：

显示电路显示电路发光二极管

抢答电路倒计时电路CP报警电路

总控制电路

说明：智力竞赛抢答器的设计方框图如图所示。包括抢答器电路，

秒脉冲发生器电路、计数器电路、译码与显示电路、报警电路和外部

控制电路（辅助时序控制电路）等六个部分组成。计时电路递减计时，

每隔1秒钟，计时器减1。其中抢答器，计数器和控制电路是系统的

主要部分。抢答器电路完成抢答功能，计数器完成99秒计时功能，

而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数器、暂停/连续计数、

译码显示电路的显示功能。当计时器递减计时到零（既定时时间到）

时，显示器上显示00，同时警报灯点亮。

三．单元电路设计计算与元器件的选择

1、抢答器按键保持与封锁电路该电路

说明：可以完成两个功能：一是能够分辨出选手案件的先后顺序

并且能够锁存优先抢答选手的号码，同时译码显示电路显示编

号；二是后面的选手按键操作将无效。

工作过程：开关J6开启时，则输入为高电位“1”，经过四个或非

门后变成低电位“0”。则四个D触发器的异步复位端将触发器置

“0”，抢答电路处于系统清零状态；当J6闭合时，抢答电路处