电 子 电 工 教 学 基 地

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1、电子电工教学基地实验报告实验课程：　　　数字电子技术实验（三）　　　　实验名称：　八路抢答器的设计　　　记分式智力八路数字抢答器的设计一、实验目的14一、设计要求与内容二、实验设计及原理（各模块设计方案及原理说明）三、电路仿真四、实验结果及分析五、实验总结及体会六、元件清单七、参考资料一实验目的：通过14记分式智力八路数字抢答器的设计实验，要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。二设计要求与内容：有许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答

2、器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。同时，还可以设置记分、犯规及奖惩记录等多种功能。（1）设计制作一个可容纳8组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。（2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人系统发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时扬声器发出“嘀-嘟”的双音音响持续2-3s。此时，电路应具备自锁存功能，使别组的抢答开关不起作用。（3）设置计分电路。魅族在开始时设置成100分，抢答后由主持人记分，答对一次加10分，否则减10分。（4）设置犯规电路。对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警，并由组别电

3、路显示出犯规组别。三实验设计及原理一）总体方案设计设计思路141）本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效，否则应视为提前抢答而犯规。2）当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二极管直接指示出组别。还可以用鉴别出的第一抢答信号控制一个具有两种工作频率交替变化的音频振荡器工作，使其推动扬声器发出两态笛音音响，表示该题抢答有效。3）计分电路可采用2位7段数码管显示，由于

4、每次都是加或减10分，故个位总保持为零，只要十位和百位作加/减计数即可，可采用两级十进制加/减计数器完成。4）在主持人没有按下开始抢答按钮前，若有人提前抢答，则鸣喇叭“嘟---”表示有组别提前抢答；当主持人按下开始抢答按钮后，开始进行30秒倒计时，此时，若有组别抢答，显示该组别并伴有“嘀-嘟”的双音音响持续2-3s；当计时时间到，仍无组别抢答，则会发出“嘀---”的声音，主持人清零后开始新一轮抢答。总电路框图二）各模块设计方案及原理说明1）抢答电路此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。14利用74LS148优先编码器对所有组别进行抢答时

5、的输入信号进行编码，将输出结果输入四个RS触发器进行信号保持，同时利用的返回值控制74LS148优先编码器的使能端，即只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。通过74LS283加法器使抢答组别数字显示1-8，清零时显示9.另外，将通过加法器的输出信号输入74LS42译码器，使抢答组别对应在输出端产生低电平从而使相应的发光二极管点亮。原理图如下：2）加减法计数电路此部分电路主要完成的功能是实现每一组的加减记分功能。利用两片74LS193加减计数器分别实现加数和减数功能。即当按下加（减）按钮时，进行数字加（减）运算，即控制up与down端的电位。再用两片74LS8

6、5比较器完成清零和进位。需要用74LS283加法器实现个位数的数码显示。14原理图如下：3）倒计时电路此部分电路主要完成的功能是当主持人按下开始抢答按钮后，进行30s倒计时，到0s时喇叭发出“嘀---”的声音。首先用555定时电路产生秒振荡频率，控制74LS193加减计数器的down输入端，按秒频率减数。利用一片74LS85比较器控制高位减法，另一片74LS85比较器完成当计时器显示0s时使另一个555定时电路产生振荡，放大后可推动喇叭发声。原理图如下：144）抢答信号发声电路此部分电路主要完成的功能是在选手按下抢答器后发出“嘀-嘟”的双音音响并持续2-3s。选手按下抢答器后会使74LS

7、195移位寄存器开始移位。可以使用倒计时电路中的555定时电路产生的秒振荡频率来控制移位速度，使发声时间保持2-3s。移位寄存器的输出端分别控制两个不同参数的555振荡电路，发出不同频率的响声，即“嘀-嘟”的双音音响。原理图如下：145)语音信号的放大输出电路此部分电路主要完成的功能是将555定时电路产生的高低电平以语音信号输出将两个555定时电路的out端通过或门后输入进三极管进行放大。原理图如下：四电路仿真1）抢答电路仿真第五路