数字逻辑课程设计方案智力竞赛抢答器逻辑电路设计方案

1、内蒙古师范大学计算机与信息工程学院数字电路课程设计报告设计题目智力竞赛抢答器逻辑电路设计指导教师戚桂美职称讲师姓名*学号2009*日期2011/7/12智力竞赛抢答器逻辑电路设计计算机与信息工程学院 2009 级 2009*指导教师 戚桂美 讲师摘要 设计一个可以容纳 4 名选手或 4 个代表队比赛的抢答器。 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。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，并将优先抢答选手的编号保持到显示器上，直到主持人将系统清除为止。关键字 抢答器 电路图 74LS741 引言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

2、引 起参赛者和观众的极大兴趣， 并且能在极短的时间内， 使人们增加些科学知识和 生活常识。在进行智力竞赛抢答时， 各参赛者考虑好后都想抢先答题。 如果没有合适的 设备，有时难以分清它们的先后，是主持人感到为难。为了使比赛能顺利进行， 需要有一个能判断抢答先后的设备， 来做一个公正的裁判员。 称之为智力竞赛抢 答器。2 设计任务及主要技术指标和要求2.1 主要的设计指标和要求主持人没有宣布抢答开始时， 抢答不起作用； 在主持人宣布抢答开始后， 可 以进行抢答。 它的任务是从若干名参与者中确定出最先的抢答者， 立即将其编号 锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时用声和光提示。此外，封锁输入

3、电路，禁止其他选手抢答， 优先抢答选选手的编号一直保存到主持人将系统清零 为止。为此我们小组决定就这次机会设计一个低成本但又能满足需要的四路智力 竞赛抢答器。2.2 设计任务和要求(1) 设计一个可以容纳 4 名选手或 4 个代表队比赛的抢答器。(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， 并将优先 抢答选手的编号保持到显示器上,直到主持人将系统清除为止。3 工作原理接通电源后：主持人的开关拨到“清除”状态,此时抢答器处于禁止状态,编号显示器处 于“ 0”；主持人将开关设置为“开始”状态,并宣布“开始抢答

4、” ,此时抢答器 开始工作。当参加智力竞赛的选手摁下手中的抢答器时， 蜂鸣器和LED数码管会用声和 光提示,并显示该小组的编号。只有最先抢答者的编号才能被锁存， 并在LED数码管上显示选手的编号，同 时用声和光提示。由以上两个条件可以想到：用D触发器来实现，D触发器是一个输出跟输入一样的触发器。 将主持人的开关和D触发器的清零端相连。D触发器是一个在CP脉冲上升沿时反转的触发器。所以只要有一个抢答器 输出为 1 时，就让所有抢答器的脉冲没有上升沿， 这样就轻而易举的让其他小组 的抢答无效了。蜂鸣器和LED数码管的提示延续到主持人清零为止，不能在变。 当一轮抢答结束后，主持人将其清零，准备下一轮

5、抢答。主持人控制开关蜂呜器提示LED数码管 显示编号下一轮开始其他小组抢答无效I图1电路框图4 基本组成4.1逻辑电路的基本组成Q3 Q4图2抢答器电路图4.2 电路说明S1、S2、S3、S4 分别表示四位参加智力竞赛的选手手中的抢答器开关； Q1、Q2 Q3 Q4分别表示四位选手抢到题之后显示的数字； CP接在1KHz的脉冲上， 提供脉冲信号。我们的芯片中没有四输入的与门芯片， 所以双D触发器的输出端 先通过与非门之后再在通过一个非门来实现与门的功能。5 设计步骤及方法5.1怎样连接两个双D触发器（74LS74）将他们的四个输入端作为四位选手手中的抢答器开关， 将将四个输出端接在 数字显示器

6、上（LED数码管）上，可以显示抢道题目的选手的编号。主持人的开 关接在两个双D触发器的清零端，以便控制四位选手手中的抢答器。5.2封锁CP脉冲当有选手摁下抢答器时脉冲将一直置 1 或置 0，要实现这个功能是可以将 CP脉冲和四个D触发器的Q反端接通过与门的结果和CP脉冲接在与非门的输入端， 将输出端接到四个D触发器CP脉冲端。这样就实现了封锁脉冲。没有一个组摁 下手中抢答器时，进入D触发器CP脉冲会0101的变换，但是只要有人摁下手中 抢答器进入D触发器的CP脉冲只会是1。没有了脉冲上升沿这个条件输入怎样 变换D触发器的输出都不会变。6 电路总体说明6.1 抢答器的逻辑电路的说明此电路采用了两

7、个双D触发器（74LS74），将它们的四个输入端接在电路实 验箱的开关。将双D触发器的置零端接在实验箱的开关上，当作主持人手中的开 关，来控制四位选手手中的抢答器的有效性。脉冲接在实验箱上1KHz的脉冲上，这个速度远远超过了思维反应。只有一 位选手摁下手中的抢答器，马上就会在实验箱的数字显示器上显示该选手的序主持人选手1选手2选手4-I_I_I_IVcc 2D 2CP2弼 2Q 2D74LS74C1)m W 1CP 1S3 10 1T3 GND* t T l iiVgg- 2fra ZI 2GPZ ZQ 圍74LS74C2JHR 10 1CP IS3 IQ 113 GhD 、_F i ，|BC

8、D接她虹践一表示选干的连接项蝶釵一衣示接地的连接项菠线一表示赳瀝龄连按项粉圾表示主持人的连罐项图3抢答器逻辑电路图6.2 74LS74功能表丽SdCPDQ01XX010XX1110011117 设计所用器材表2? 电路实验箱1个?74LS74双D触发器2个?74LS20四输入与非门芯片1个?74LS04非门芯片1个?74LS00与非门芯片1个? 蜂鸣器1个8 小结经过本次课程设计我的收获很多很多。我从心底里体会到了老师曾苦苦的， 再三的让我们自己动手做的良苦用心。 我体会到了只学理论，而脱离了实践是一 件多么大的遗憾，不知我曾因为这个原因错过了多少宝贵的想法，经验和体会。当然，刚开始做实验画电

9、路时，有一种无从下手的感觉，那时才真正感受到 自己所知道的东西是多么的少。和我的搭档画电路时，画着画着到一半都不知道 该怎么继续了。我们又找书又上网查资料，通过在实验箱上，功能的一个一个实 现来一步步的解决问题。电路画完后，第一次没有成功。查看电路却无误，我们 就一根一根的测试导线，结果发现有一根导线坏了。就这样好不容易查出了瑕疵， 又发现只有选手1选手2抢答的时候，LED数码管和蜂鸣器才给出提示。因此, 我们猜想74LS74(2)芯片没有起效，原因可能有两种，不是芯片坏了就是卡槽， 我们测了一下芯片，确定芯片没有问题。就把芯片74LS74(2)的卡槽换了一下， 像我们所想的那样，结果出来了。

10、在面模板上接电路时我们吸取了教训， 把导线都一次性做了测试。又把芯片 再次测了测。旁组的同学告诉我们不要把芯片插得太近不然导线插起来就够你受 罪的了，我们把芯片插得稀疏点。因做好了之前的准备工作，所以接电路时，没 有再遇到棘手的事。仅仅因芯片稀疏，所以导线容易乱动，我就想了个招，把它 们都固定了起来。再连接了电源、地和以及相应的开关和连接项。 抢答器的功能 实现了，终于松口气了，不容易啊。调试记录:表3失败现象：第一次：无法实现抢答器的功能，而且电路没有错。失败原因：解决：因为一个导线坏了，导致整个电路都无法正常运行。失败现象：第二次：好不容易查出了瑕疵，又发现只有选手 1选手2抢答 的时候，LED数码管和蜂鸣器才给出提示。测了测 74LS74(2) 芯片，不是坏的。失败原因：解决：给芯片74LS74 (2)换了个卡槽，就好使了。致谢我敬重的戚桂美老师：我的老师，我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您让我知道 了，学习要懂得把理论和实践结合起来的神奇效果。 学习不能仅仅靠老师，这样 的学习态度是作为学生的大忌，所