數電實驗智力競賽搶答裝置

❶ 求一份數字電路課程設計，4人搶答器（用Multisim）

1）設計任務

設計一台可供4 名選手參加比賽的智力競賽搶答器。用數字顯示搶答倒計時間，由9倒計到0時，無人搶答，蜂鳴器連續響1 秒。選手搶答時，數碼顯示選手組號，同時蜂鳴器響1 秒，倒計時停止。

2）設計要求

(1)4 名選手編號為：1，2，3，4。各有一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號對應，也分別為1，2，3，4。

(2)給主持人設置一個控制按鈕，用來控制系統清零（搶答顯示數碼管滅燈）和搶答的開始。

(3)搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始後，若有選手按動搶答按鈕，該選手編號立即鎖存，並在搶答顯示器上顯示該編號，同時揚聲器給出音響提示，封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。

(4)搶答器具有定時（9 秒）搶答的功能。當主持人按下開始按鈕後，定時器開始倒計時，定時顯示器顯示倒計時間，若無人搶答，倒計時結束時，揚聲器響，音響持續1 秒。參賽選手在設定時間（9 秒）內搶答有效，搶答成功，揚聲器響，音響持續1 秒，同時定時器停止倒計時，搶答顯示器上顯示選手的編號，定時顯示器上顯示剩餘搶答時間，並保持到主持人將系統清零為止。

(5)如果搶答定時已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效。系統揚聲器報警（音響持續1 秒），並封鎖輸入編碼電路，禁止選手超時後搶答，時間顯示器顯示0。

(6)可用石英晶體振盪器或者555 定時器產生頻率為1Hz 的脈沖信號，作為定時計數器的CP 信號。

找到一個設計，可是我這里下不了，你去網路搜「DIY自製四路搶答器，含電路圖、元件清單、實物圖」網路第一個應該就是，你看看能不能有幫助....

❷ 數字電路設計：六人搶答器

用數字電路實現搶答器
一、設計目標
設計一個帶有用戶選手按下後，其他用戶選手按下無效，同時，響警報、顯示是誰按下的。由主持人開關復位的搶答器。
二、 基本功能
我設計的搶答器有如下功能：有人按下時，顯示是誰按下的。同時，其他人再按下時電路不做任何處理。也就是說，如果有人按下以後，別人再按的話電路既不會顯示是他按下的。
三、搶答器的組成
搶答器的一般構成框圖如圖2-1所示。它主要由開關陣列電路、觸發鎖存電路、編碼器、7段顯示器幾部分組成。下面逐一給予介紹。
（1）開關陣列電路
該電路由多路開關所組成，每一競賽者與一組開關相對應。開關應為常開型，當按下開關時，開關閉合；當松開開關時，開關自動彈出斷開。
（2）觸發鎖存電路
當某一開關首先按下時，觸發鎖存電路被觸發，在輸出端產生相應的開關電平信息，同時為防止其它開關隨後觸發而產生紊亂，最先產生的輸出電平變化又反過來將觸發電路鎖定。若有多個開關同時按下時，則在它們之間存在著隨機競爭的問題，結果可能是它們中的任一個產生有效輸出。
（3）編碼器
編碼器的作用是將某一開關信息轉化為相應的8421BCD碼，以提供數字顯示電路所需要的編碼輸入。

圖3-1 搶答器的組成框圖
（4）7段顯示解碼器
解碼驅動電路將編碼器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯狀態，並且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流。
（5）數碼顯示器
數碼管通常有發光二極體（LED）數碼管和液晶（LCD）數碼管。本設計提供的為LED數碼管。
四、搶答器的工作原理
(1)開關陣列電路
圖1.2所示為8路開關陣列電路，從圖上可以看出其結構非常簡單。電路中，R1～R8為上拉和限流電阻。當任一開關按下時，相應的輸出為低電平，否則為高電平。

圖4-1 開關陣列電路
（2)觸發鎖存電路
圖3-1所示為8路觸發鎖存電路。
圖中，74HC373為8D鎖存器，一開始，當所有開關均未按下時，鎖存器輸出全為高電平，經8輸入與非門和非門後的反饋信號仍為高電平，該信號作為鎖存器使能端控制信號，使鎖存器處於等待接收觸發輸入狀態；當任一開關按下時，輸出信號中必有一路為低電平，則反饋信號變為低電平，鎖存器剛剛接收到的開關被鎖存，這時其它開關信息的輸入將被封鎖。由此可見，觸發鎖存電路具有時序電路的特徵，是實現搶答器功能的關鍵。
(3)編碼器
如圖4-3所示，74HC147H為10－4線優先（高位優先）編碼器，當任意輸入為低電平時，輸出為相應的輸入編號的8421碼（BCD碼）的反碼。

圖4-2 8路觸發鎖存電路。

圖4-3 10－4線優先編碼器
(4)解碼驅動及顯示單元
編碼器實現了對開關信號的編碼並以BCD碼的形式輸出。為了將編碼顯示出來，需用顯示解碼電路將計數器的輸出數碼轉換為數碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。一般這種解碼通常稱為7段解碼顯示驅動器。常用的7段解碼顯示驅動器有CD4511等。
數碼顯示器件中的液晶數碼管價格較高，驅動較復雜，並且僅能工作於有外界光線的場合，所以使用較少。大多情況下使用的是LED數碼管。平時使用較多的LED數碼有單字和雙字之分。
LED數碼管尺寸有大有小，一般小的數碼管每個數字筆畫為一個發光二極體，而尺寸較大的數碼管一個筆畫可能是多個發光二極體串接而成的，這時一般無法直接用解碼驅動器直接驅動（其輸出高電平一般為3V左右）。
(5)解鎖電路
當觸發鎖存電路被觸發鎖存後，若要進行下一輪的重新搶答，則需將鎖存器解鎖。可將使能端強迫置1或置0（根據具體情況而定），使鎖存順處於等待歉收狀態即可。
五、改進、簡化設計
（1）功能簡介
搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。
搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，並在LED數碼管上顯示，同時揚聲器發出報警聲響提示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。
搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵後，定時器進行減計時，同時揚聲器發出短暫的聲響，聲響持續的時間0.5秒左右。
參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，並保持到主持人將系統清除為止。
如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警並禁止搶答，定時顯示器上顯示00。
（2）設計原理圖
如圖2-1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源後，主持人將開關撥到"清除"狀態，搶答器處於禁止狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置開始"狀態，宣布"開始"搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。
選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之後，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩餘時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開始"狀態開關。

圖5-1 總體設計
（3）電路設計

（1）

（2）
圖5-2 完整電路
搶答器電路參考電路如圖5-2所示。
該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先後，並鎖存優先搶答者的編號，同時解碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關S置於"清除"端時，RS觸發器的
端均為0，4個觸發器輸出置0，使74LS148的 ＝0，使之處於工作狀態。當開關S置於"開始"時，搶答器處於等待工作狀態，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出 經RS鎖存後，1Q=1, =1,74LS48處於工作狀態，4Q3Q2Q=101,經解碼顯示為"5"。
此外，1Q＝1，使74LS148 ＝1，處於禁止狀態，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由於仍為1Q＝1，使 ＝1，所以74LS148仍處於禁止狀態，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優先性。
如有再次搶答需由主持人將S開關重新置;清除"然後再進行下一輪搶答。74LS148為8線－3線優先編碼器，表5-1為其功能表。
表5-1功能表

由節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鍾脈沖由秒脈沖電路提供。
可預置時間的電路選用十進制同步加減計數器74LS192進行設計，具體電路如圖4-4所示。（3）報警電路由555定時器和三極體構成的報警電路如圖5-4所示。
其中555構成多諧振盪器，振盪頻率fo＝1．43／〔（RI＋2R2）C〕，其輸出信號經三極體推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振盪器工作，反之，電路停振。
本電路給出了所有相關電路，對於發聲報警電路只有左下角555電路。時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：
1、主持人將控制開關撥到"開始"位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態。
2、當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。
3、當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。工作原理：當555電路的到信號後，開始產生高低電壓不同的方波，這些方波從555電路的輸出端出來，經過510歐姆的保護電阻進入放大電路。信號經過放大後，再傳給揚聲器，這時信號已經不再是方波，而是一種連續變化的一種類似於簡諧波的電信號。但是他的頻率還是和555電路的輸出端的頻率一樣。

圖5-4 定時電路

圖5-5揚聲器設計
根據上面的功能要求，設計的時序控制電路如4-5圖所示。
圖中，門G1的作用是控制時鍾信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端 。圖11、4的工作原理是：主持人控制開關從"清除"位置撥到"開始"位置時，來自於圖5-5中的74LS279的輸出 1Q=0，經G3反相， A＝1，則時鍾信號CP能夠加到74LS192的CPD時鍾輸入端，定時電路進行遞減計時。
同時，在定時時間未到時，則"定時到信號"為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處於正常工作狀態，從而實現功能①的要求。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，1Q＝1，經 G3反相， A＝0，封鎖 CP信號，定時器處於保持工作狀態；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處於禁止工作狀態，從而實現功能②的要求。當定時時間到時，則"定時到信號"為0， =1，74LS148處於禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。
同時， 門G1處於關門狀態，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態不變，從而實現功能③的要求。集成單穩觸發器74LS121用於控制報警電路及發聲的時間。
（4）需要器材：
1.數字實驗箱。
2. 集成電路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。
3. 電阻 510Ω 2隻，1KΩ 9隻，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1隻， 15kΩ 1隻， 68kΩ l只。
4.電容 0.1uF 1隻，10uf 2隻，100uf 1隻。
5. 三極體 3DG12 1隻。
6. 其它：發光二極體2隻，共陰極顯示器3隻。
六、其他設計思路
電路設計的思路方法多樣可以滿足不同需求。 而且我還考慮了很多不同的設計思路，這些不同的思路，他們所用到的器件也不同。下面的內容是我參考的其他的大致的設計方法
使用JK觸發器實現用戶選手的信號輸入和電路的鎖存，使一個用戶選手輸入信號後其他選手輸入信號不再有效。在使用戶選手輸入信號的鎖存電路組的輸出信號，也就是JK觸發器組的輸出信號作為二-十進制解碼器的輸入信號產生十進制8421信號。
這個過程可以採用一些與非門電路完成也可以採用7442二-十進制解碼器或者74148優先編碼器他們都可以達到輸入單信號，輸出8421十進制信號的目的完成信號轉換的作用。為完成下一個步驟做准備。
在完成上兩個步驟以後，就可以將得到的8421十進制信號傳送給顯示解碼器用來顯示數字，這給數字應該是用戶選手的序列號，來表示是誰按下的。這樣，就可以實現一個新功能了。
同時，可以從很多地方取輸出信號，傳送給555電路用來產生一定頻率的方波信號。這種頻率應該是人類耳朵能夠分辨的頻率，超過或低於這個頻率范圍，普通人就聽不見了，那麼這種電路的設計就失去了意義。
從這個555電路傳出來的方波信號，在通過保護電阻後，送到放大電路，將信號放大。這時，到達放大電路輸出端的信號已經變成一種簡諧波，不再是方波。在將輸出端信號中的直流成分通過電容器予以去掉，就可以將信號送到蜂鳴器了。這時蜂鳴器也能發出聲音了。就又實現了一個功能。
從任意一個能用的輸出端例如從555電路的輸入端取信號送到一個發光二極體，就可以實現如果有人按下以後，就發光的功能。也可以在送到一個放大電路上，接上一個功率較大的發光器件上，使得發光效果更明顯。
另外，二-十進制轉換器也可以用一些與非門來完成。如圖6-1

圖6-1 2-10進制轉換電路
七、學年設計總結
實習給了我們一個很好的提高動手能力的機會。平常我們只是在頭腦中去抽象的記憶、理解那些課本上的理論知識。有的理論知識很好懂，但是有的理論知識確是晦澀難懂的，甚至只是靠自己的死記硬背去記住。但是我們都知道，那樣的記憶只是一時的，很快你就會忘記。而這次的實習卻給了我們一個在實踐中靈活運用知識的機會，我們通過在實踐中發現問題，進而去書本中找相關的知識去解決問題，從而鞏固了理論知識。那樣的知識是你從根本上去認識它，理解它，所以你的記憶時間會很長。

❸ 數字電子技術課程設計：八路智力競賽搶答器的模擬電路圖

下面這個圖是五路搶答器的，按照同樣的道理多加三個就成了八路搶答器

❹ 數電實驗怎樣用四D觸發器和們電路來設計一個4位搶答器

用一片四D觸發器74LS175和四輸入2或非門CD4002實現。四D觸發器輸出經四輸入或非門到四路搶答按鍵開關，加到觸發器的四個輸入端，同時經四輸入或非門和反相器作為四D觸發器的時鍾信號，四D觸發器清零端經上拉電阻接電源，同時經過清零控制開關到地。

❺ 求四路搶答器電路原理圖

原理圖：

工作原理

搶答器由74LS148、74LS279、74LS48組成，LED顯示器 開始時，當支持人按鈕還未按是，CLR為0，所以輸出Q1~Q4為0；

放光二極體全為滅的，當主持人按鈕按下時CLR為1，可以輸入，誰先搶答，相應的誰的燈亮，利用74LS279和74LS148輸出的是cp等於0，鎖存其他的，不能使其他的輸出。

(5)數電實驗智力競賽搶答裝置擴展閱讀：

利用51單片機建立四路搶答器

單片機，當然不只是51，51單片機是一種稍通用型的單片機，通過I/O口的定義，可以實現多種控制功能。

搶答器，原理：如果為四路，當其中任一路控下後，其他幾路即失效，結果為第一次按下的，可以用數碼管或是LED燈來顯示，當然這里只是講原理與編程，具體可以根據搶答器路數及顯示方式更改程序即可。

源程序如下：

<div class="blockcode"><blockquote>/*用的是AT89S52開發板，獨立按鍵介面如下，就用這四路。先按下的用LED燈來顯示，對應第一個到第四個LED燈，其他再按無效，如果想再次實現，可手動復位單片機*/

#include <reg52.h>

sbit key1=P3^0; //定義按鍵，根據需要連接線路，如獨立按鍵（4路）

sbit key2=P3^1;

sbit key3=P3^2;

sbit key4=P3^3;

/*void delay(unsigned int cnt) //如果有抖動或是干擾，可以用個小延時去抖

{

while(--cnt);

}*/

void main()

{

bit Flag;

while(!Flag)

{

if(!key1)

{

P1=0xFE;

Flag=1;

}

/*LED燈來顯示按下的鍵，第一個燈，我這里是8位LED燈，即：0111 1111，反過來讀數為：1111 1110 即：0xFE *，P1口對應LED燈，給P1賦值*/

else if(!key2)

{

P1=0xFD;

Flag=1;

}

//第二個燈亮

else if(!key3)

{P1=0xFB;Flag=1;}

//第三個燈亮

else if(!key4)

{

P1=0xF7;

Flag=1;

}

//第四個燈亮，意味著第四路首先按下

}

while(Flag); //可以再加個I/O，控制Flag，這樣初始化，繼續搶答，還可以設計按下時的聲音

}