1、1三人抢答器课程设计课程名称： 专 业： 姓 名： 学 号： 学 年： 2目录1、设计方案1.1 概述1.2 电路组成和工作原理1.2.1 抢答器1.2.2 抢答器控制器1.2.3 清零装置1.2.4 显示电路2、元器件选型2.1 电阻2.2 发光二极管2.3 二输入和三输入与门2.4 四 D 触发器 74LS1752.5 抢答器按键部分3、电路的组成及控制原理3.1 抢答控制电路3.2 抢答器3.3 清零装置3.4 显示电路总结附录：附录一 电路原理图附录二 元器键清单3三人抢答器1、设计方案1.1 概述：三人抢答器是一名的主持人，它的任务是从三名竞赛者中确定出最先的抢答者。1.2 电路组成
2、和工作原理根据上面所说的功能要求，抢答器系统的组成框图如下图 1-1 所示：图 1-1 整体框架图如图为这个三路抢答器的方案流程图，其具体介绍如下：1) 选手抢答按键由三个可自动复位开关组成；2) 复位器开关由一个可自动复位开关组成；3) 抢答器信号分析主体由一个四 D 触发器 74LS175 和一个二输入与门，一个三输入与门构成；选手抢答器开关器抢答器信号分析主体部分复位器开关光提示部分44) 光提示部分由三个发光二极管构成。该抢答器工作流程：1）抢答开始前，处于复位状态，此时，三个发光二极管均为熄灭状态。2）当开始抢答时，选手按下抢答器按键，和该选手对应的指示灯即发光二极管亮，同时通过与门
3、电路将抢答信号反馈回来，锁住抢答器主体，使之不再接收其他选手的抢答信号，从而保证只有第一个按下抢答按键的选手获得答题权。等到进入下一抢答环节，主持人按下复位键，抢答器再次处于可抢答状态。1.2.1 抢答器三人抢答器的核心：当参赛者的任意一位首先按下抢答开关时，抢答器即刻接受该信号，指使相应发光二极管亮，与此同时，封锁住其他参赛者的输入信号。1.2.2 抢答器控制器抢答控制器由三个开关组成：三名参赛者各控制一个，拨动开关使相应控制端的信号为高电平。1.2.3 清零装置供比赛开始前裁判或主持人使用：它能保证比赛前触发器统一清零，避免电路的误动作和抢答过程的不公平。1.2.4 显示电路比赛开始，当某
4、一参赛者按下抢答器开关时，74LS175 芯片就接收该信号，在封锁其他开关信号的同时，使该路的发光二极管发5出亮光，以引起人们的注意。2、元器件选型2.1 电阻因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。没有电阻或电阻很小的物质称其为电导体，简称导体。不能形成电流传输的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。 在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。 作用：主要职能就是阻碍电流流过，多应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等。数字电路中功能有上拉电
5、阻和下拉电阻。2.2 发光二极管半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称 LED） 、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。2.3 二输入和三输入与门其二输入与门的数学逻辑表达式：Y = AB其三输入与门的数学逻辑表达式：Y = ABC62.4 四 D 触发器 74LS175功能表：四 D 触发器 74LS175 的真值表：72.5 抢答器按键部分在本电路中，需要三位选手各一个抢答按键和主持人一个复位按键。如右图所示，选手按键区，在常态下，S1、 S2、S3 处于断开状态，输出端接地处于低电平。当按键按下
6、去时接通电源，由于电阻 R4、 R5、R6 的作用，输出端会输出高电平。松开按键，输出端再次变为低电平。右图，常态下 MR 端处于悬空状态。当按下 S 开关键， MR 端直接接地，变为低电平信号。松开 MR 端恢复悬空。2.5 抢答器按键部分抢答器指示部分主要有指示灯显示对应的作出抢答的选手。其中指示灯选取三个发光二极管接在相应的电路中。CLK 端不断输入时钟信号，当有选手抢答时， 四 D 触发器 74LS175 的 D 输入端对应的 Q 输出端会输出一个高电平信号到发光二极管，此时能使二极管发光导通。83、电路的组成及控制原理3.1 抢答控制电路该系统有开关 S1、S2、S3，分别有三名参赛
7、者控制。常态时开关接地，比赛时，按下开关，使该端为高电平。3.2 抢答器抢答器是由四 D 触发器 74LS175 和两个与门组成。它的工作原理：若参赛者 A 首先按下开关，使该端的输入信号为高电平，D1接受该信号是输出 Q1 为高电平，相应的 Q1 非为低电平，这个低电平信号同时送到与门的输入端，与门被封锁，使触发器的控制脉冲其他信号由于与门封锁而被拘之门外，使之不能进行工作。因此该电路只接收第一个输入的信号，即使此时其他参赛者也按下开关，但由于与门已被封锁，信号是输入不进去的。3.3 清零装置为了保证电路的正常工作，比赛开始前，裁判员都是要将各触发出发器的状态统一清零。按下复位键 MR，CL
8、R 端接收到低电平信号，四 D 触发器清零。松开按键 MR，CLR 端接收到脉冲信号，抢答器复位至抢答前的状态，可以进入下一抢答环节。3.4 显示电路光显示电路需要在当有参赛者按下抢答开关时，相应电路构成通路，发光二极管通电发光亮。总结:9经过了一个星期的查阅资料学习，使在这次的三人抢答器课程设计中，成功的利用了一个四 D 触发器 74LS175 实现该电路。这种三路抢答器的组成原理简单易懂，只要知道四 D 触发器的功能，如果想要变成四路的话，则需要把四 D 触发器 74LS175 元件的 D0 和 Q0，Q0 非按电路接上，八路抢答器就需要两个 4D 触发器，以此类推，所以此项抢答器具有无限
9、升级的空间。具有相关基础知识的人都可以按照电路设计图进行该三路抢答器的组建；而且构造这种三路抢答器的原件基本属于常用零件，所需数量也比较少，也就是说，组合一个这样的三路抢答器所需的成本比较低而且耗时比较少，再者，按电路图谁都会做三路抢答器，但是如果要设计的话，就比较难了，所以这对与厂家来所可以说得上具有很强的竞争力，只有厂家才能制作出来。物美价廉，符合了现在的市场要求和经济效益。 此次课程设计虽然时间短，但是学到了很多专业知识，让我的能力又提升了一个新台阶。这次设计有不足之处，还希望老师给一些建议。附录：附录一 电路原理图10附录二 元器键清单元器件名称 规格及数量电阻 1K3，6803二极管 5mm 蓝光3四 D 触发器 74LS175 1二输入与门 1三输入与门 1自动复位开关 4
