四人智力竞赛抢答器资料

四人智力竞赛抢答器

4人智力竞赛抢答器

内容摘要：

该抢答器用数字显示抢答倒计时时间，由“9”倒计到“0”时，蜂鸣器连续响0.5秒。选手抢答时，显示选手号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。

该电路采用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，起振快，定时精度高，使用方便。

抢答器电路：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。

定时电路：节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置。

抢答具有数据锁存功能。并将所存数据用LED七段数字显示器显示出来。同时蜂鸣器发出间歇式声响持续时间为1秒。主持人清零后声音提示会立即停止。

音响电路：扬声器发生指示开始抢答、参赛选手按键抢答选中、无人抢答且抢答时间到。

时序控制电路：时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。

一、设计内容及要求：

1. 设计内容：本课题要求设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。

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（编号显示数码管灭灯）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，改选手

编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，同时封

锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。优先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，要求定时器开始

倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续1秒。

参赛选手在设定时间（9秒）内抢答，抢答有效，扬声器发出音响，音响持续1秒，

同时定时器停止倒计时，编号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)如果定时抢答时间已到，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)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、电路工作原理：

电路由脉冲产生电路，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音响产生。主持人开始时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。

三、选定系统设计方案，画出系统框图

4人智力竞赛抢答器系统框图如下所示：

原理简述:

定时抢答器的总体框图如上图所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路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。

定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：

①优先缎电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；

②扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；

③控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；

④控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。

四、单元电路设计参数计算及元器件选择

1.以锁存器为中心的编码显示电路:

此电路是以四D触发器74LS175为中心的编码锁存系统，编码器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。其真值表为：

由真值表可得出A= Q4 Q3 Q2 Q1+Q4 Q3 Q2 Q1 ，B= Q4 Q3 Q2 Q1+Q4 Q3 Q2 Q1

C=Q4Q3 Q2 Q1, D=0

无人抢答时，输出为零，有人抢答时，D触发器将数据送出同时封锁触发器脉冲，使其他人不能抢答，送出数据经编码器成为8421BCD码，送到七段显示器上，显示抢答选手的号码。该部分电路如下图所示

如图所示，当无人抢答时，4个D触发器的输出Q “与”在一起，为“1”，使脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答，而显示器上只显示先抢答人的编号。

2.脉冲产生电路：

该电路是由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为触发器和计数器的CP脉冲，由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以采用555定时器构成的多谐振荡器，电路及波形如下图所示：