求抢答器的设计与原理图求大神帮助

需要详细一点的。。谢谢

2025-03-09 13:54:42

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回答1：

抢答器的设计与制作智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法，通过抢答和必答两种方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短时间内，使人们增加一些科学知识和生活常识。因此学习了数字电路之后，自己设计一个简易智力竞赛抢答器。一、设计任务与要求 1. 抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮A、B、C、D表示。 2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 4. 抢答器具有定时抢答功能。当主持人启动"开始"键后，定时器进行计时. 5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，显示器上显示选手的编号，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答。二、抢答器的组成抢答器的一般构成框图如上图所示。三、设计原理与参考电路 1．数字抢答器总体方框图图1抢答器整体电路图 .如图1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人宣布"开始"同时按下按键开关S抢答器工作。记时器计时、指示灯不亮。选手在60秒内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示、指示灯亮。指示灯亮禁止二次抢答。如果在60秒内无人抢答，扬声器提示、指示灯X1亮，抢答无效。再次抢答必须由主持人再次按下按键开关S。 40秒提示：计时器到40时，发光指示灯会闪烁一下，扬声器会发出一次声音，这是因为信号延迟造成的：计时器到40前，计数器的十位显示3，此时输入与非门U9A的信号为01，当计数器到40时，输入与非门U9A的信号为10，因为信号的延迟使输入与非门U9A的信号为11，与非门U9A的输出信号为低电平0，此低电平0与U1A输出的低电平0经过与非门U6A，与非门U6A输出就为高电平1，从而使指示灯X1发光，扬声器发出声音。 2．单元电路设计 (1) 抢答器电路图2抢答器电路图 .参考电路如图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；同时禁止其他选手抢答，抢答无效。 74LS175的功能真值表: 清零CLR 时钟CLK 输入 D 输出Q 1Х Х 清零(Q=0) 0 1 1 0 0 0 0 0 X 保持(Q=Qn) 从表可见： ① CLR是清零端，且低电平有效。 ② CLK是时钟脉冲，且下降沿触发。上图中的74ALS175N为一四路的锁存器，当CLK引脚输入上升沿时，1D-4D被锁存到输出端（1Q-4Q）。在CLK其他状态时，输出与输入无关。电路通电后，按下复位按键S，1Q、Q2、Q3、Q4输出高电平。电路进入准备状态。这时，假设有按键A被按下，4D的输出将由低变成高电平，使4Q输输出为高电平经过或门U3A驱动数码管使数码管显示1（选手A的编号），同时使/4Q(4Q非)输出为低电平经过与门U4A输出低电平，此低电平与时钟脉冲经过与非门U2A形成一个上升沿作为74LS175 CLK的输入。因为74LS175是下降沿触发的，故按下除复位之外的任何的按键都将不会发生电路状态的变化，即输入被锁定。达到了既定的功能目标。（2）计时电路图3. 计时器电路图参考电路如图3所示。该电路完成两个功能：一是进行计时，二是设定计时时间为60秒（脉冲信号的频率为1Hz）。由节目主持人设定一次抢答的时间（本方案中以60秒为例），计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3所示。开关S3合上，此时计数器清零，开关S3断开，计数器开始计数。 74LS192的功能真值表： CLK LOAD UP DOWN D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1××××××× 0 0 0 0 0 0 ×↑ 0 1 ↑ 1 ×××× 加法计数 0 1 1 ↑×××× 减法计数 0 1 1 1 ×××× 保持从表可见： ① CLK是清零端，且高电平有效。 ② UP 和DOWN是两个时钟脉冲，当LOAD置1时，时钟脉冲由UP端接入，且DOWN输入高电平时74LS192处于加法计数状态；当LOAD置1时时钟脉冲从DOWN端输入，且UP输入高电平时，74LS192处于减法计数状态。 ③CO是进位端，BO是借位端。当60秒时间到时，Qb和Qc输出为高电平1，经过与非门U9A后输出低电平0，此低电平0与时钟脉冲经过与门U11A输出低电平0使计时器停止工作。（3）报警电路图4.报警电路图由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。 555的引脚对应的关系为： RST—复位，DIS—放电，THR—阀值，TRI—触发， CON—控制电压，OUT—输出；四、所需器材 1. 集成电路74LS175 1片，74LS192 2片，NE555 1片，74LS00 4片，74LS02 1片，，74LS04 2片，，74LS08 1片，74LS21 1片，74LS32 2片，4002 1片； 2. 电阻 9只； 3. 电容2只； 4. 三极管1只。 5. 其它：显示器3只，电源。五、实验小结该抢答器实现的功能有： 1．优先抢答锁存； 2．显示抢答选手号码； 3．抢答计时； 4．抢答报警（既有声音又有光：扬声器和发光指示灯）； 5．计时器到40时会有提示（指示灯会闪烁一下，扬声器会发出一次声音）。

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