四路竞赛抢答器设计与仿真。
一、设计题目：四路竞赛抢答设计与仿真二、设计要求设计并仿真能容纳四组参赛队参赛的声光显示抢答器，要求：1）主持人按下复位后，允许开始抢答，2）有人抢答成功，即发出光、声报警信号，并封锁其他参赛队抢答信号的输入主要器件1）74LS175、74LS04；2）发光二极管、蜂鸣器、三极管等。
三、题目分析为达到设计要求可以有两种方案可以选择方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。
这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。
方案2：采用集成4D触发器来完成抢答部分。
虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。
经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。
然后利用软件Multisim来进行仿真调试，再进行逐步改进。
智力竞赛是在竞赛中分成几组参加，我设计的为四组，这时针对主持人提出的问题，各组一般进行抢答，对于抢答，需要一种逻辑电路抢答器作为裁判员。
先由主持人控制主电路，各组再进行抢答，优先抢答者抢到并回答问题解除抢答信号后，电路才恢复下一次抢答。
以下是我设计的智力竞赛抢答器的主要设计思路：主持人控制开关接地与四组开关接5V 电压，我集成4D触发器74LS175，起到优先抢答的作用。
利用当其中一组抢答即对应的开关关闭，对应的锁存输入端为高电平，对应的输出端也为高电平，经过与门，实现锁存功能。
这样，当一组抢答时其它组就被屏蔽了。
举个例子来说，若一组得到抢答权，则由于接上电压该组输出高电压，又由于锁存器的锁存原因，其它二组，三组，四组输出的为低电平，与一组相连的发光二极管会发光，同时通过或非门与报警电路相连，使之发出连续响声。
因为由两个或门与译码器连接，译码器是输入高电平有效，而第一组输出高电平时，对应的LED 亮，说明改组拥有回答问题的权利。
当主持人的控制开关复位时，各组的抢答者就开始抢答，当主持人的控制开关清零复位时，开始下一轮抢答。
以上就是我设计的竞赛抢答器的设计思路。
四、总体方案1根据设计要求和题目分析本次设计的四路抢答器总共有2个部分。
第一部分：抢答电路。
：包含（1）四组参赛者用的抢答按钮（2）产生时钟脉冲的电路（3）显示不同灯光的电路（4）主持人使用的清零开关电路。
第二部分：蜂鸣器报警电路。
说明：我们设计的四路竞赛抢答器主要有两部分组成，一部分是抢答电路，二部分是报警电路，第一部分可以实现参赛者的抢答和对其他参赛者信号的封锁作用，还有主持人的清零作用。
第二部分起报警作用。
2原理说明电路中的主要器件是74LS175型四上升沿D触发器，它的清零端和时钟脉冲是四个D触发器公用的。
(1) 按照电路图连接电路。
(2) 抢答前先清零，四个发光二极管LED都不亮扬声器不响。
同时时钟脉冲CP可以经过与门1进入D触发器的CP端。
此时触发器的状态不变。
(3) 抢答开始，若A首先被按下，相应的红光二极管亮；同时扬声器响。
同时，时钟脉冲CP不能进入D触发器。
由于没有时钟脉冲，因此再接着按其他按钮，就不起作用了，触发器的状态不会改变。
(4) 抢答判决完毕，清零，准备下次抢答用。
五、具体实现（1）总体方框图说明：有四组参赛选手A、B、C、D参加竞赛，当主持人用手中的清零开关清零后，宣布四位参赛者开始抢答，一旦A、B、C、D参加竞赛者中的一位首先按下抢答开关后，它所对应的LED变亮，A参赛者对应红色的LED，B对应黄色的LED，C对应绿色的LED，D对应蓝色的LED.在灯亮的同时凤鸣器发出声音说明有参赛者已经抢答。
同时CP时钟脉冲不发出脉冲进入集成4D触发器，其余三位参赛者手中的按钮将不起作用，信号也不再输出，使其他三位参赛者没法抢答。
知道主持人按清零开关并复位宣布下一轮抢答开始为止。
说明（1）A、B、C、D参赛者对应的抢答按钮向下为抢答，在上为没有抢答。
（2）A、B、C、D四位选手对应的LED颜色为红黄绿蓝（3）主持人开关向下为清零，向上为复位，主持人清零复位后四位选手才能开始抢答。
六、各部分定性说明以及定量计算1抢答电路（电路如图2所示）包含（1）四组参赛者用的抢答按钮电路（2）产生时钟脉冲的电路（3）显示不同灯光的电路（4）主持人使用的清零开关电路。
所以该电路有4个功能：一是分辨出选手按键的先后，同时译码显示电路使其对应的LED发亮。
二是要使其他选手随后的按键操作无效。
三是主持人可以对电路清零。
四是由一个CP脉冲产生脉冲电路。
（3）抢答电路图工作原理为：当主持人控制开关处于“清除”时，D触发器的清零端为低电平，使D触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。
当主持人将开关拨到“开始”时，D触发器Q非端前一状态为高电平，四个Q非端与在一起为高电平，再和抢答按键信号和借位信号与在一起给D 触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，与门1输出端为低电平给D触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，并和U2的输出信号和借位信号与在一起，使得U1输出端为高电平给D触发器，于是D触发器就有一个上升沿，使得抢答信号经D触发器触发锁存再经过译码器74LS175译码，把相应的信号显示在LED上。
另外，当选手按键后，抢答器的锁紧回路发挥作用使CP脉冲停止产生脉冲，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。
这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。
当选手回答完毕，主持人控制开关S是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
定量计算：经过对设计要求的分析以及多次的定量计算最后得出选用下列原件能满足设计要求。
（1）非门电路选用74LS04d集成芯片。
（2） 4D触发器选用74LS175D集成4D触发器。
（3）阻值为50欧的电阻。
（4）+5V电压源（5）5V/1KZH的CP时钟脉冲。
2报警电路由非门电路、三极管、电阻和蜂鸣器构成的报警电路，当主持人宣布抢答后当有选手抢答后蜂鸣器发出声响，起报警作用。
（4）报警电路图工作原理:当有抢答者抢答后集成4D触发器发出信号由非门产生一个高频信号1，经过三极管放大该信号使蜂鸣器收到信号，蜂鸣器收到高频信号，并发出一声蜂鸣声，说明有选手按了抢答按钮。
直到下次抢答开始蜂鸣器才能发出蜂鸣声。
定量计算：经过对设计要求的分析以及多次的定量计算最后得出选用下列原件能满足设计要求。
(1)4.7千欧电阻（2）NPN三极管七、实验仿真采用虚拟电子实验室10.0].NI.Multisim.V10.0.1.软件把设计的电路图绘制在软件中，并运行，得到的仿真结果和设计电路的要求一样，当按下清零开关5后红黄绿蓝四个LED都没有亮，蜂鸣器也没有发出声音，清零后恢复。
当A首先按下按钮后红色LED发亮，同时发出蜂鸣声音。
此时B、C、D再按下抢答按钮，黄绿蓝色的LED都不会再亮，直到清零开关清零回复后B、C、D三人第一个按下按钮，它们相对应颜色的LED才会发亮。
同理当按下清零开关又复位后，B或C或者D中的第一个人按下开关所对应的LED 才会亮，并发出蜂鸣声，而其他人随后按下按钮所对应的LED不会发亮也不会发出蜂鸣声。
八、元器件清单九、设计心得体会电子课程设计是本学期最后的一门课程设计，时间安排到接近期末考试前两周，所以时间紧迫任务也十分的艰巨，但不管怎样我们仍然得认真对待，本次设计我选择的是数字智力竞赛抢答器的设计，这个课题用到了数字电路方面的知识，通过这次课程设计，使我对与非门以及集成电路有了一定的了解，对课本上的知识有了近一步的掌握。
完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，因为以前没有过类似的课程设计，也没有使用过虚拟电子实验室软件甚至都没有听说过它的存在，所以起初不知该从何下手，后来仔细阅读设计的题目和要求，阅读设计指导书，再到图书馆和网上查找资料，同时对软件的不但熟悉和联系总算是有点眉目了。
慢慢的终于知道了如何下手，后面的工作就容易一些了，万事开头难啊，和同学们在一起，不明白的地方可以随时问，互相帮助，完成课程设计，这样的一段经历，或许是我在完成课程设计的同时，收获的一份财富。
同时这次的设计也激发出了我的刻苦钻研精神，通过刻苦的钻研，我很好的学会了虚拟电子实验室软件而且还把自己设计总电路图用仿真软件绘出来，重要的是最后的仿真结果还达到了设计的要求。
这次设计终于落下了帷幕，虽然时间不长很紧张，但让我真的学到了不少受益终生的知识和认识，它不仅丰富了我的知识，更让我看到了实际上的应用。
在我的成长之路上留下了深深的脚印。
虽然时间紧张，工作量大，身心劳累，但学到的知识和设计的经验确实使自己提高了很多。
而这些经验都会伴随着我今后的学习，也为我们以后完成毕业设计打下基础。
十、参考文献[1] 孙余凯、吴鸣山、项绮明等编.555时基电路识图.北京.电子工业出版社.2006[2] 杨崇志.特殊新型电子元器件手册.沈阳.辽宁科学出版社.2005[3] 董平.电子技术实验.北京.电子工业出版社.2003[4] 熊宝辉.电子技术基础.沈阳.水利电力出版社.1991[5] 付植桐.电子技术.北京.高等教育出版社.2004[6] 戴士弘.模拟电子技术实验与实习.北京.电子公寓出版社.1998[7] 侯大年.数字电子技术.北京.电子工业出版社.1999[8] 施齐云.数字电路实验与课程设计.哈尔滨工程大学.2001[9] 胡汉章.数字电路分析与实践.中国电力出版社.2009[10]李中发.电子技术.中国水利出水电版社.2009十一、总电路图十二、成绩考核。