数字式竞赛抢答器设
计报告
1、设计任务与要求
（1）设计一个可容纳7组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。

（2）抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。

（3）设置一个主持人“复位”按钮。

（4）主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，由指示灯显示抢答组的编号，同时扬声器发出2~3秒的音响。

选做扩展功能：
（5）设置一个计分电路，每组开始预制100分，由主持人计分，答对一次加10分，答错一次减10分。

2、设计原理
定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分构成，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。

扩展电路完成各选手的得分显示功能。

定时抢答器的工作过程是：接通电源时，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；抢答开始时，主持人将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，这时，抢答器完成以下工作：（1）优先编码器电路立即分辨出抢答者编号，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）当选手将问题回答完毕，主持人操作计分开关，计分电路采用十进制加/减计数器、数码管显示。

本轮抢答完毕，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。

单元电路设计：
（1）抢答电路
抢答电路包括抢答按钮、优先编码电路、锁存器、译码显示电路。

抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。

1)抢答按钮电路
抢答按钮电路由8个按钮开关及限流电阻所组成，如图2所示。

其供电电源选5V与系统电源一致。

限流电阻的确定，一方面要考虑开关断开时，要保证加到编码器（TTL电路）输入端的高电平大于器件所需的最低高电平（如2V）；另一方面又要考虑开关闭合时，不至于有太大电流以增加电源消耗。

2）优先编码电路
编码电路的功能主要就是对抢答选手编号，同时要具有可控端口，又该系统要求8个选手故可考虑用题给74LS148集成8线—3线优先编码器。

3）锁存电路
锁存电路的功能主要是把抢答选手的号子存储起来，并提供给后面的译码显示电路加以显示，其次就是要把有否选手抢答的状态存储起来，并输出给报警电路。

它可以用D锁存器或S-R触发器，因题目给定了74LS279集成双S-R触发器，故选该芯片。

由于要存储编码器的3个编码信号和1个状态信号，所以需要两片74LS279。

4）译码显示电路
译码显示电路的功能就是把经编码器编好，并通过器输出的号子译成相应十进制数显示出来。

显示译码器可采用共阴极的74LS48或共阳极74LS47，但要注意选用相应的数码管。

编码存储译码电路如图3所示。

（2）控制电路
控制电路主要完成以下功能：主持人将控制开关拨到“开始”位置时，控制扬声器发声，使抢答电路进入正常抢答工作状态；当参赛选手按动抢答键时，让扬声器发生，并使抢答电路停止工作。

控制电路的输入信号有两个，一个是主持人控制开关，一个是抢答电路状态信号；输出信号亦为两个；一个是控制抢答电路能否抢答；一个用来控制报警电路是否报警。

1）控制抢答电路能否抢答。

其信号可用优先编码的ET端，它为低电平有效。

对抢答电路的控制应为电路启动时可以控制和有选手抢答后可以控制，而在电路启动后，但还无人抢答期间控制无效。

由此可以确定抢答控制电路的另一输入端可用优先编码器的有无编码标志端Yex，它在允许编码而有编码输入时为低电平。

由此可以列出抢答逻辑电路的逻辑真值表，如表1所示。

表1控制抢答电路真值表
另外抢答控制信号还应兼顾显示电路控制的作用，即要做到允许前端而未抢答时应先灭灯，即E1’=BI。

2）控制报警电路
控制报警电路的主要功能是控制报警电路的启停及报警时间。

其输入信号为主持人控制开关信号和优先编码器的输出允许信号Ys经过锁存器输出的2Q2，输出信号是用来控制报警电路启停的宽度为2-3秒的脉冲信号。

其中2-3秒的延时脉冲可用集成单稳电路74LS121或555定时器实现。

（3）报警电路
可以用555构成的多谐振荡器推动扬声器发声。

（4）计分电路
计分电路与主电路相互独立，由主持人控制进行加、减计数。

4、参考元器件
优先编码器：74LS148；RS锁存器：74LS279；显示译码器：74LS48；可预制数同步可逆十进制双时钟计数器：74LS192；两输入四与非门：74LS00；
单稳态多谐振荡器：555定时器：NE555；发光二极管；共阴极数码显示器。

引脚图：
数码管引脚图：
74LS48的引脚图：
74LS279的引脚图：
74LS148的引脚图：
555的引脚图：
总电路图：
实验心得：
通过这次实验设计，我们懂得了抢答器的设计，即抢答电路、控制电路、锁存电路及报警电路的设计方法。

还充分理解了74LS48、74LS279、74LS148、74LS00及NE555的引脚图和它们的性质功能。

在这次实验中，我们更熟悉了Multisim 软件的使用，知道了部分元件的位置，如蜂鸣器、芯片及各种开关，仿真时要注意共阴极数码管。

在焊电板时，我们应注意不要虚焊，我当时就出现了这种错误；还要注意不要把芯片直接焊在板子上，要先把底座焊在板子上再插芯片；还有，要注意开关能否作为双刀开关，这就要用万用表仔细测出它的性能，我就是没有仔细测，以为可以作为双刀开关而耽误了很多时间，其实老师发的开关只能作为单刀开关不能作为双刀开关；还要检查芯片及数码管的好坏。