课程设计-四路抢答器

电路如图二所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁 定74LS175的功能真值表即优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编 号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。

图二. 抢答电路

抢答电路中用的是74LS21D芯片。74LS175四上升沿D触发器，～CLR为清除端（低电平有效）由主持人控制按键J5控制。选用该芯片的三个输入与输出（见图二）.

开始时，输入端1、2、4分别接低电平，J3通过两个二极管D1、D2接到输入1和2端，因此，当J3按下时输出1和2均为高电平，为十进制的3，通过数码管便可显示抢答的组别。当主持人按下J5时，74LS175的清零端为低电平，使其被强制清零，输入的抢答信号无效。开始时74LS175的清零端接高电平，74LS175正常工作，四个Q非端与在一起为高电平，再和输入的时钟脉冲信号一起给74LS175脉冲端，当有人抢答时，输出有一个为高电平，74LS21输出为低电平，没有脉冲信号输入，因此74LS175被锁定，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。当选手回答完毕或时间到后，主持人按下控制开关J5,抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。 （2）计分电路

电路如图三所示。当有选手抢答后，计分部分对应的优先抢答的选手的发光 二极管会发光，当其在规定的时间内答对题的话，主持人按下计分按键J6,则该 选手的分数会加一，答错或没答上来会不加分，同时主持人按下控制开关J5,抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。

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图三.计分电路

其工作原理为：开始有74LS138对输出端1、2和4进行译码，由138的输出Y1、Y2、Y3和Y4输出为低电平表示对应于的抢答按键依次按下，取反后分别在74LS160的ENP和ENT端从而对四片160进行选择，同时连接的发光二极管用以显示优先抢答的组别。而160的脉冲输入端由J6控制，由于160时钟脉冲下降沿有效，因此先接入高电平，当按下J6时，接入低电平，160对此开始计数。160的输出端连接数码管，用以显示该选手的得分情况。每次可以加1分，最高分为9分。 （3）倒计时电路

电路如图4所示。由两个74LS192构成30秒倒计时。开始时为39秒，当选手抢答后，倒计时器开始倒计时，30秒跑完后，蜂鸣器开始响至主持人按下复位控制按键J5时，蜂鸣器响停止，同时显示为30秒，等待下一轮抢答。

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其工作原理为：与非门74LS05连接抢答电路74LS175输出端～1Q、～2Q和～4Q控制74LS192的置数端，同时将U4的输入A端和B端接高电平，同时将剩下的输入端和U6的输入端接地。而U6的～BO端接U4的DOWN脉冲端，输出端接连数码管显示时间，倒计时部分的的192的连接见图4。由三个或非门分别对输出端进行选择，再将其进行相与，输出连接蜂鸣器和非门，非门输出再与时钟脉冲相与接到U6的DOWN脉冲端。当输出不全为零时，非门的输出为高电平，脉冲正常工作，当输出全为零时，非门输出为低电平，U6的DOWN脉冲端一直为低电平，从而使192不能正常工作，从而实现30秒倒计时和到点蜂鸣器响的效果。 (4).脉冲信号

秒脉冲发生器是有555构成的多谐振荡器。由于在电路中仿真时函数传递很缓慢，因此在电路用时钟脉冲电源代替，不过在实际设计时还是要用555构成的多谐振荡器。

四.总电路图

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将积分电路部分的74LS138的三个输入端接到抢答电路部分的74LS175的1Q、2Q和4Q输出，将倒计时电路部分的与非门74LS05连接抢答电路74LS175输出端～1Q、～2Q和～4Q，变形成了总的抢答器电路图，如上图。 五、测试结果

打开仿真开关后，组别显示数码管和计分电路的数码管均显示零，而倒计时部分的数码管显示的为答题的时限30。当按了键‘3’后再按3次‘space’,得到的结果如下图：

当开始抢答后，组别显示数码管会显示优先抢答的选手组别，同时抢答电路被锁定，其他选手再按下抢答按键时也不会显示，倒计时电路会开始倒计时，同时计分电路中对应的选手组别的发光二极管会发光。若选手在规定的答题时间内答对题时，主持人会按下加分按键J6，则该选手对应的分数会相应的加一，同时主持人按下复位按键J5，电路回到初始状态，等待下一轮的抢答；若选手在30秒内答错或没有答题时，时间一到蜂鸣器会报警，此时该选手不得分，主持人按下复位按键J5，电路回到初始状态，等待下一轮的抢答。显示结果图见图5，为第一组的选手抢答成功，组别显示为一，同时对应的发光二极管会发光，并且该选手在30秒内答对了题目，因此他的分数显示为一，此时倒计时跑秒到21秒。当主持人按下J5时，电路清零，答题的显示结果如图6，只是第一组的分数显示为一。随着抢答题目的增多，不同选手对应的分数也会发生相应的变化。 六、设计过程中的问题和解决办法 （1）在开始设计抢答电路部分时，遇到不知如何让组别输出显示为三的问题。经过查找资料和分析后，逐步更改测试达到了上面抢答电路的电路图。 （2）设计倒计时电路的秒脉冲时，用555构成多谐振荡器产生秒脉冲，但是仿真时在仿真时传递函数时间很缓慢，改变555扩展的电阻和电容增加产生的信号的频率。

（3）对总电路仿真时，传递函数时间很缓慢，等上长时间倒计时部分不出结果，因此改变秒脉冲信号和抢答部分74LS175的时钟脉冲的频率。

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