第一章 绪论

第一章 绪 论

智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，很容易出现误判。所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。

在本次课程设计主要设计一个供八人使用的定时抢答器。要求实现以下主要功能：（1）为8位参赛选手各提供一个抢答按钮，分别编号S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7；（2）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；（3）抢答器要有数据锁存与显示的功能。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，则要显示其编号至系统被主持人清零，并且扬声器发出提示，同时其他人再按对应按钮无效；（4）抢答器要有自动定时功能，并且一次抢答时间由主持人任意设定。当主持人启动“开始”键后，定时器自动减计时，并在显示器上显示。同时扬声器上发出短暂声响；（5）参赛选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。若抢答有效，则定时器停止工作，并且显示抢答开始时间直到系统被清零；（6）若设定时间内没有选手进行抢答（按对应按钮），则系统短暂报警，并且禁止选手超时抢答，定时器上显示00。

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。

利用本次设计出的电路制造成的定时抢答器，即可轻松实现在8人或8个代表队之间进行的抢答比赛中进行控制，使得这一活动更加趣味、公平。

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淮安信息职业技术学院毕业论文

第二章 设计要求及方案选择

2.1设计要求

本次课程设计要求使用逻辑块，7段译码显示器等元件设计一个8路数字抢答器，该抢答器应具有以下功能：

（1）为8位参赛选手各提供一个抢答按钮，分别编号S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7；

（2）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；

（3）抢答器要有数据锁存与显示的功能。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，则要显示其编号至系统被主持人清零，并且扬声器发出提示，同时其他人再按对应按钮无效；

（4）抢答器要有自动定时功能，并且一次抢答时间由主持人任意设定。当主持人启动“开始”键后，定时器自动减计时，并在显示器上显示。同时扬声器上发出短暂声响；

（5）参赛选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。若抢答有效，则定时器停止工作，并且显示抢答的队伍编号直到系统被清零

（6）若设定时间内没有选手进行抢答（按对应按钮），则系统短暂报警，并且禁止选手超时抢答，定时器上显示00。

2.2方案选择

根据图2-1所示的设计思路，该抢答器有两部分电路组成，即主体电路和驱动电路。

主体电路的作用是判断哪位选手先按下抢答按钮。 驱动电路用来产生计时用的脉冲 2.2.1主体电路选择方案：

(1)选手触摸按钮后的信号首先进入RS触发器， CP脉冲控制锁存效果，然后输出再进行编码，译码显示。

(2)选手触摸按钮后的信号首先进行编码，然后利用74LS279锁存器，它的输出直接控制锁存功能，然后主持人开关控制锁存器的片选端，发挥清零作用。锁存器的输出直接进入译码器然后显示。

方案（1）会使用较多的RS触发器。所以我选择了(2) 号方案。 2.2.2驱动电路选择方案：

（1）利用单稳电路控制延迟时间和分频器CC4060进行分频产生间歇式方波。 （2）采用单稳电路控制延迟时间和比较简单的振荡器线路，经比较选用施密特反相器构成的方波发生器比较简单，因为方波发生器的频率都比较低，所以选用555定时电路。

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第二章 设计要求及方案选择

2.3抢答器工作原理及组成框图

2.3.1抢答器工作原理

根据要求应具有抢答器具有锁存、定时、显示功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来，以提醒主持人和选手。抢答时间可设定30S。接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。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。 2.3.2抢答器的组成框图及其原理

定时抢答器的总体框图下图所示。他主要由主体电路和扩展电路两部分组成。主体部分完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号;同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。

抢答按钮 优先编码电路 锁存器 译码电路 主持人 控制开关 主体电路 控制电路 显示电路 秒脉冲产生电路 定时电路 译码电路 显示电路 拓展电路

图 2-1 定时抢答器的总体框图

图2-1所示定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目支持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定的时间，当主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，定时器开始倒计时，当定时时间到，却没有选手抢答时，输入电路被封锁，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢

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答键时，抢答器会完成下面几个工作：

1. 优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后有译码显示电路显示编号；

2. 制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答； 3. 控制电路要使定时器停止工作，时间器上显示抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止，以便进行下一轮抢答。

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