四人智力竞赛抢答器

篇一：四人智力竞赛抢答器的设计

年论文﹙设计题 目

学生姓名 学号

所在院(系) 专业班级 指导教师

2012年06月10日

学﹚

四人智力竞赛抢答器的设计

【摘要】应用Multisim 10软件对4路竞赛抢答器进行设计与仿真。四人智力竞赛抢答器电路主要由抢答电路、倒计时电路、影响电路等构成。结果表明，该方法仿真效果真实、准确，设计出的16路竞赛抢答器具有实用性强，操作简单，成本低廉的特点。

【关键词】智力竞赛抢答器 Muitisim 10 电路设计

Four quiz the design of the Responder

【Abstract】 Multisim 10 software design and simulation of the 4-way contest Responder. Four quiz Responder circuit is mainly composed of Responder circuit, countdown circuit affects the circuit. The results show that the, the simulation effect is true of the method, accurate, design the 16-Lu contest out of the Responder has a the practicality strong, simple operation, the cost is the characteristics of low.

【Key words】 quiz Responder Muitisim 10 circuit design

0 引言

随着计算机与微电子技术的发展，电子设计自动化技术(Electronic Design Automation，EDA)领域已成为电子技术发展的主体。EDA是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，它在教学、科研、产品设计与制造等方面发挥着巨大的作用。

Muhisim 10是IIT公司于2007年推出EWB的最新版本。在Windows环境下，Multisim 10软件有一个完整的集成化设计环境，它将原理图的创建、电路的测试分析、结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中”J。在搭建实际电路之前，采用Multisim 10仿真软件进行虚拟测试，可使实验方法和实验手段现代化，扩展实验容量，提高了实验效率，节省大量的实验资源。Multisim 10软件进行设计仿真分析的基本步骤为：设计创建仿真电路原理图；电路图选项的设置；使用仿真仪器；设定仿真分析方法；启动Muhisim 10仿真陋J。该文介绍以Muitisim 10为平台设计一个多路抢答器的过程。

竞赛抢答器系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。目前设计抢答器的方法很多，采用EDA可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的抢答器。基于Multisim 10软件平台设计了4路竞赛抢答器系统，使得显示器上能从1～4正确显

示选手的编号。此外，还设计了抢答倒计时最后0.5S报警提示电路。这种设计思路清晰，电路功能齐全，可满足抢答器的实际使用要求。

1 四人智力竞赛抢答器的设计功能要求

用中小规模数字集成电路设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响0.5 秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响0.5 秒，倒计时停止。设计要求：

1、4 名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。

2、给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

4、抢答器具有定时（9 秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续0.5 秒。参赛选手在设定时间（9 秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续0.5 秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。

5、如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5 秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

6、用石英晶体振荡器产生频率为1Hz 的脉冲信号，作为定时计数器的CP 信号。

2 四人智力竞赛抢答器的设计原理

电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuwozuowen/" target="_blank" class="keylink">我肼肫鹘窒允驹谙允酒魃贤辈粝臁Ｖ鞒秩诵伎记来鹗保辜剖钡?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuluzuowen/" target="_blank" class="keylink">路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。电路系统结构如图1：

图1四人智智力竞赛抢答器原理图

3 抢答电路的计

1）以锁存器为中心的编码显示电路

抢答信号的判断和锁存可采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表：

表3锁存编码真值表

工作原理：四D触发器74LS175的输出Q非控制显示模块显示组号当无人抢答时，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，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使不能进入触发器，从而防止其他人抢答。并停止计时，将与非后的信号用于控制声音模块报警。 2）脉冲产生电路：

篇二：四人智力竞赛抢答器课程设计报告

课 程 设 计

课程名称_数字电子技术课程设计

题目名称 四人智力竞赛抢答器

学生学院

专业班级

学 号

学生姓名__ _________

指导教师

2010 年 6 月 10 日

四人智力竞赛抢答器课程设计报告

一、设计题目

题目：四人智力竞赛抢答器

二、设计任务和要求

1）设计任务

设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。

2）设计要求

(1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。

(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。

(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

(4)抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。

(5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

(6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。

三、原理电路和程序设计

1．数字抢答器总体方框图

如下图所示为总体方框图。电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，优先判断，编号锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再将数字显示在显示器上同时产生音响。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，而当主持人将开关置“开始”状态，即当主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，选手在定时时间内抢答，如有选手抢答，倒计时停止。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示零。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。

选手

主持人

2．方案选择

方案一：电路大致可以由四个功能模块组成：以锁存器为中心的编码显示电路部分，脉冲产生电路部分，倒计时显示电路部分，音响电路部分。在锁存器为中心的编码显示电路部分中，由锁存器74LS373，编码器74LS148，显示器和门电路组成。使用74LS373作为锁存电路，当有人抢答时， 利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，74LS373立即被锁存，同时蜂鸣器鸣叫1s，这时抢答无效，使用74LS148作为编码器，对输入的型号进行编码，输出4位的BCD码，再将这四位的BCD码输入数码管里显示出抢答者的编号；在脉冲产生电路部分中，用555定时器予以实现，通过调节电阻的阻值最后得到符合要求的脉冲，因为可以通过改变电阻电容微调频率，取代了用分频器对高频信号进行分频，从而使电路简单了；在倒计时显示电路部分中，由计数器74LS190，显示器组成。利用74LS190计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74LS190被置九，同时将显示上次抢到题目的选手编号的数码管清零，并开始倒计时，，并通过74LS148编码器将即时时间进行编码，并送到数码管，显示此时的时间。假如在9秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，蜂鸣器鸣叫一秒，停止倒计时。在音响电路部分中，由555定时器和电阻电容接合成多谐振荡器，产生所需要的脉冲，然后接入蜂鸣器构成。

方案二：电路大致可以由四个功能模块组成：以锁存器为中心的编码显示电路部分，脉冲产生电路部分，倒计时显示电路部分，音响电路部分。在锁存器为中心的编码显示电路部分中，由锁存器74LS373，编码器74LS148，显示器和门电路组成。使用74LS373作为锁存电路，当有人抢答时， 利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，74LS373立即被锁存，同时蜂鸣器鸣叫1s，这时抢答无效，使用74LS148作为编码器，对输入的型号进行编码，输出4位的BCD码，再将这四位的BCD码输入数码管里显示出抢答者的编号；在脉冲产生电路部分中，用石英晶体振荡器予以实现，由于石英晶体的稳定性和精确性比较高，所以用其产生的脉冲信号更加稳定，同时在显示更能接近预定的值，受外界环境的干扰较少；在倒计时显示电路部分中，由计数器74LS190，显示器组成。利用74LS190计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74LS190被置九，同时将显示上次抢到题目的选手编号的数码管清零，并开始倒计时，，并通过74LS148编码器将即时时间进行编码，并送到数码管，显示此时的时间。假如在9秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，蜂鸣器鸣叫一秒，停止倒计时。在音响电路部分中，由555定时器和电阻电容接合成多谐振荡器，产生所需要的脉冲，然后接入蜂鸣器构成。

选择结果：方案一。原因：虽然用555定时器构成的多谐振荡器的稳定性和精确性没有石英晶体振荡器高，但由于前者设计方便，操作简单，成为了设计时的首选。

3．单元电路设计

1）以锁存器为中心的编码显示电路

该单元电路可以分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时显示器显示相应的编号，并且可以禁止其他选手抢答。电路原理：首先使锁存器74LS373的三态允许控制端OC为低电平, 即使其处于正常逻辑状态；当锁存允许端ENG为高电平时，Q随数据D而变，当ENG为低电平时Q被锁存在已建立的数据电平。当单刀双置开关置于“开始”端时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（假如四号手），即把单刀双置开关置于“清除”端时，触发器74LS373的数据输入端4D输入低电平，相应地，触发器的数据输出端4Q置０。锁存器锁存四号选手的输入的信号，并且阻止其他选手信号的输入。同时使８线－３线优先编码器74LS148的EI处于低电平，使之处于工作状态。低电平信号经由编码器74LS148编码成相对应的二制数，然后在显示器显示“4”，该抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。当74LS148的输入端EI =1时，使74LS148处于禁止状态，确保不会出现二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将开关重新置“清除”端后方可进行下一轮抢答。

锁存器74LS373的真值表如下：

L--低电平；H--高电平；X--不定态；Q0--建立稳态前Q的电平；

OE--使能端，接地。

当G=“1”时，74LS373输出端1Q-8Q与输入端1D-8D相同；

当G为下降沿时，将输入数据锁存。

８线－３线优先编码器74LS148的真值表如下：

D0-D7是输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，EI是使能输入端，EO是使能输出端，GS为优先编码输出端。

当输入EI=1时，禁止编码，输出（反码）；A2,A1,A0全为1；

当输入EI=0时，允许编码，在D0-D7输入中，D7优先级最高，其余依此为D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0。

篇三：四人智力竞赛抢答器

竞赛抢答器 要求：

? 设计一个供四人参赛的抢答器，能准确分辨、记录第一个有效按下抢答键者，并用声、光指示；

? 主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用。主持人宣布抢答开始时，按“开始”键，抢答开始，同时启动计时器计时； ? 计时器计时采用倒计数的方式，以加强现场气氛，增加紧迫感。若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答，以免冷场。倒计数定时器的时间可以随意预置；

? 每组有一个计分器。从预置的100分开始，由主持人控制。答对者加10分，答错则扣10分。 拓展要求：

? 具有较强的扩展性。 ? 用无线的方式实现抢答。

设计提示：

? 关键是要存住第一抢答者的信息，并阻断以后抢答者的信号。可用集成的多

组触发器或锁存器辅以逻辑门实现（例如用TTL电路的74373，CMOS电路的14599等)；

? 加减计分可以用十进制的可逆计数器完成，个位不变，仅十位以上参与加减； ? 倒计时可用减法计数器完成；

? 各单元电路分别设计、调试，最后合成。

目 录

1.前言 ......................................................... - 1 - 2.总体方案设计 ................................................. - 4 - 2.1 方案比较.................................................. - 4 - 2.2方案论证及选择 ............................................ - 6 - 3.单元模块设计 ................................................. - 7 - 3.1抢答器电路 ................................................ - 7 - 3.2计时器电路 ............................................... - 10 - 3.2.1 555定时器 .......................................... - 11 - 3.2.2减法计数器 ........................................... - 12 - 3.2.3 数字显示器........................................... - 14 - 3.3 计分器电路............................................... - 14 - 4.主要器件介绍 ................................................ - 16 - 5.系统功能调试 ................................................ - 18 - 6.总结与体会 .................................................. - 19 - 7.谢辞 ........................................................ - 20 - 【参考文献】 .................................................. - 21 - 附录 .......................................................... - 22 -

1前言

关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛。

在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。

这次设计的智力竞赛抢答器，主要是由三个部分构成：一个是由几个D触发器的构成的用于抢答的部分，一个是由几个JK触发器和74LS4511构成用于倒计时，另外一部分则是由两个74190构成的一个可逆计数器，即计分器。

2.总体方案设计

2.1 方案比较：

以下设计的是智力抢答器的方案流程图：

图2.1 方案一流程图

抢答器主要是由四个三极管、和四个D触发器以及四个或非门构成，其中三极管是与主持人一起配合使用，用来控制是否开始抢答，当主持人将开关接地时，三极管截至，此时三极管可以当作一个二极管使用当有选手抢答时就通过三极管将信号传送给D触发器，D触发器在将信号传送给或非门并将其他选手锁存，同时将信号送给发光二极管与喇叭。

其工作原理是当主持人按下抢答开关时，选手能进行抢答。当有选手抢 时，抢答信号就通过三极管传入D触发器，并且最先收到抢答信息的D触发器送出一个反馈信号将其余三位选手的信号封锁。当选手回答完毕问题时，主持人启动计分器，并且给该选手加上或减去分数。计分器通过译码器将信号传送给一数码管显示出来。

图2.2 方案二流程图

方案二的抢答器则主要是由四个RS触发器，一个74LS48以及一个优先编码器74LS148构成，其中四个RS触发器的输出接74LS48，74LS48在接数码管，R端接5V电源其如图

图2.3 RS触发器

S端接74LS48连接选手的输入信号，当主持人将开关接通时，RS触发器的R端为低电平，输出端也全部为低电，选手不能抢答。当断开时，RS触发器处于工作状态中，当有选手抢答时，信号输入S端，并且锁定其他选手。

篇四：四人智力竞赛抢答器实验报告

实验报告

一.课程设计的题目：四人智力竞赛抢答器 二.报告人： 组 员: 班 级:

三．设计任务和要求：

1.设计任务

设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。 2.设计要求

(1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。

(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。

(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

(4)抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。

(5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

四.原理电路和程序设计：

1．数字抢答器总体方框图

如图11-1所示为总体方框图。其工作原理为：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、定时器显示零。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。

图11-1数字抢答器框图

2．单元电路设计 (1) 抢答器电路

参考电路如图11-2所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的 端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的 ＝０，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S4），74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=100,经译码显示为"4"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为１Ｑ＝１，使ST＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置 清除"然后再进行下一轮抢答。74LS148为８线－３线优先编码器.

图11-2 数字抢答器电路

五.元件选择

1. 集成电路： 74LS148 1片 74LS373 1片 74LS48 2片 74LS192 1片 NE555 1片 74LS00 2片

74LS121 2片 74LS21 1片 74LS32 1片 74LS08 1片

2. 电 阻|： 500Ω 7只 5.1Ω 7只 4. 其 它： 共阴极显示器 2只, 开关7只，

六．整体电路及软件仿真的效果图以及仿真调试结果分析

七.工作原理

1.置数：通过单刀双掷开关将74ls192的load输入端先置为高电平，使74ls192实现置数功能，将其置为1001，再通过开关，将load输入端先置为低

电平，使其开始倒计时。

2.当主持人按下开始按钮时,选手开始抢答,并且倒计时开始倒计,当有任何

一个选手按下按钮时LS148被锁存，其他选手按下无效,同时倒计时制止,数码管显示剩余时间和选手对应的号码,倒计时数码管显示为0，禁止选手抢答。主持人再置为开始状态,其他选手才可以继续抢答,倒计时从新倒计,进入下一个抢答状态.

3.当无选手按按钮是,倒计时继续直到倒计时为零,此时零点到的信号将LS148锁存,选手再按下按钮无效,同样只有当主持人清零后再置为开始状态,其他选手才可以继续抢答。

八．总结

我的是抢答器部分的电路，做的过程中碰到了许多问题。

1.电路的焊接需要我们熟练和正确的焊接，在这个过程中我出现过虚焊。

2.抢答器的编码器74LS148管脚5接地，导致编码5的开关直接导通。取消管脚5接地问题就解决了。

3.抢答部分电路与时序电路连接时，主持人外接的线路接错地方了，修改后两块电路板连接即可正常显示。

通过设计4路抢答器的设计使我对课本的知识更加的巩固和动手能力的加强。

篇五：数字电路课程设计 四人智力竞赛抢答器

题目

一、 设计任务和要求：

1.设计任务

设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示

抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响0.5秒。选手抢答时，数码显示选手组号,同时蜂鸣器响0.5秒，倒计时停止。

2.设计要求

(1)、4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的

编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。

(2)、给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示

数码管灭灯）和抢答的开始。

(3)、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手

按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

(4)、抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按

钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。

(5)、如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系

统扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

(6)、用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计

数器的CP信号。

二、总体方案选择：

电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒

计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。电路系统结构如图2-4：

三、单元电路设计

1、控制电路

1) CD4511器件简介

CD4511是一块BCD-十进制七段译码/驱动器课本上不曾讲过，它

带有锁存端口，其功能比书上我们学过的74HC4511CMOS七段显示

译码器功能要强大的多，这也是我本此实验选用这个器件的缘故。 关于CD4511的引脚图见图一 其功能介绍如下：

BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。

LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不

管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。

LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

A、B、C、D为8421BCD码输入端。

OutA、OutB、OutC、OutD、OutE、OutF、OutG：为译码输出端，输出为高电平1有效。

２）、显示电路的工作图如图二

该显示电路主要由CD4511七段显示译码器来完成，其具体连接情况可看图二

３)、控制电路的工作图如图三

这部分电路的作用完成三个任务：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是使其他选手按键操作无效；三是防止提前按键。按下未按下“开始”按钮前，CD4511BLANKING引脚为低电平，CD4511不工作，可防止抢答者提前按键。当“开始”按下后，当所有抢答者开关均未按下时，锁存器输出全为低电平，该信号作为锁存器使能端LD的控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态；当任一开关按下时，输出信号中必有一路为高电平，经逻辑或运算后U1A输出为高电平。一但有高电平输入，不管另一输入端状态如何，输出保持高电平不变，这个电平控制CD4511锁存端使其他按键操作无效。当抢答完成后，按下“清除”按

钮强行使U1B输出置零，CD4511锁存解除，开始新一轮抢答。 ２.蜂呜器发声原理电路

该电路主要负责当有抢答信号输入时，SP发出声音以提醒其它人已经有人先抢答了。用集成555定时器组成多谐振荡器。当电路刚接通时，由于电容C1上的电压不会突变，故IC1-2脚为低电平（0V），导致3脚输出高电平。

当电源经R1、R2对C1充电到Vc≥2/3Vcc时，OUT脚输出由高变低，放电管（7脚内的VT23）导通，电容C1经R2和IC1-7脚内导通的VT23进行放电，当Vc≤1/3时，OUT脚输出有低变高，电容器C1再次充电。 上述过程周而复始，从而就形成了振荡，产生的脉冲信号从OUT脚供使用。

其电路图如图四

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