课题： 四人智力竞赛抢答器
专业： 电子信息工程。
班级1班。学号20110168
姓名孙绍丹。
指导教师周冬芹。
设计日期： 2024年6月13日-20日。
成绩：重庆大学城市科技学院电气学院。
四人智力竞赛抢答器设计报告。
一、设计目的作用。
1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
二、设计任务及要求。
1.设计任务。
设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 当主持人说开始时，四人开始抢答，电路能判别出四路输入信号中哪一路是最先输入信号，并给出声、光显示。
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，用来控制系统清零和抢答的开始。
3) 抢答器具有数据锁存的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手指示灯亮并立即锁存，同时扬声器给出音响提示，禁止其他选手抢答。抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统清零为止。
4）两人一组，自愿组合，分工须明确。
三、设计的具体实现。
1、系统概述。
1.根据题目所需，分析流程所需。如图流程图01所示。
流程图01）
2.给与器材功能分析：
d触发器如图，其功能有：
d触发器具有接收并记忆信号的功能，又称为锁存器。
d触发器属于脉冲触发方式。
d触发器不存在约束条件和一次变化现象，抗干扰性能强，工作速度快。
而这次正是利用了的以上功能来构成一个简单的抢答器。
3.根据所给的器材可猜测：定时器(ne555)用于产生矩形脉冲，四d触发器 (74ls175)输入端用于接四个选手的开关按钮，对应输出端接发光二极管显示哪个选手的按钮。
怎样才能阻止当第一个选手按下按钮后同时能阻止其他选手的按键不起作用呢？所给的器材中还有双四输入与非门(74ls20),四二输入与非门(74ls00),可知要运用这两个与非门来实现抢答器的锁存功能，即是：抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手指示灯亮并立即锁存，同时扬声器给出音响提示，禁止其他选手抢答。
抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统清零为止。当没有选手按键时，扬声器不发声。
2、单元电路设计与分析。
1)设计的原理图如下图(1)所示，有下图可知：当有选手先按下按钮时，双四输入与非门(74ls20)的输出为1，进入四二输入与非门u3后输出为0，再和定时器的输出脉冲一起通过四二输入与非门u4后(输出为1)接到四d触发器的cp端，即可把触发器的信号脉冲锁定在高电平1，禁止其他选手抢答，同时从74ls20输出的高电平与定时器的输出脉冲通过四二输入与非门u5后，输出也为矩形脉冲，通过三极管放大后传到扬声器发声；当没有选手按下按钮时，双四输入与非门(74ls20)的输出为0，进入四二输入与非门u3后输出为1，再和定时器的输出脉冲一起通过四二输入与非门u4后(输出为矩形脉冲)接到四d触发器的cp端，即触发器的信号脉冲正常输入。
原理图1)2)各芯片的管脚图如下所示。
四d触发器(74ls175)芯片的管脚图：
四二输入与非门的功能图如下：
74s20管脚图）
二四输入与非门具体功能图如下：
74s00管脚图）
定时器(ne555)构成多谐振荡器的原理图和输出波形图如下图所示：
四、总结。电路原理设计讨论过程中，各个小组之间提出了不同的猜想，在相互讨论辩论推翻的过程中，得出流程结论和理论结论。初步画出的电路图中有不少问题，经过多次修改达成一致共识。
电路分布焊接过程中，难点在于如何减少排线数量，如何是排列更规整，操作显示更人性化。所以本次制作在预想过程中就思考着如何合理利用电路板。
元器件焊接由电路图从右往左（即由复杂到简单）的方式，每次阶段性焊接完成之后进行相关检查，焊接用时约2小时30分钟。
制作完成之后进行了尝试。由于准备充分焊接小心，在首次尝试中便得出结果。这与认真和平时的积累是分不开的。
随后的时间里，辅助支援其他小组，分析不能得出结果的原因，均有成效。
检查错误时又培养了独立思考问题解决问题的能力，并且加深了对数电知识的理解，巩固了学习知识，有助于今后的学习。
这次实习给了我们一个很好的提高动手能力的机会。平常我们只是在头脑中去抽象的记忆、理解那些课本上的理论知识。有的理论知识很好懂，但是有的理论知识确是晦涩难懂的，甚至只是靠自己的死记硬背去记住。
但是我们都知道，那样的记忆只是一时的，很快你就会忘记。而这次的实习却给了我们一个在实践中灵活运用知识的机会，我们通过在实践中发现问题，进而去书本中找相关的知识去解决问题，从而巩固了理论知识。那样的知识是你从根本上去认识它，理解它，所以你的记忆时间会很长。
总之，在这次的课程设计过程中，我收获了很多，即为我的以后学习设计有很大的帮助，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。
5、附录。附录一。
元器件明细表（列出本次课程设计中所用的全部元器件）。
附录二。实际电路图（接线图）]
蜂鸣器端前置波形图]
六、参考文献。
1) 阎石《数字电子技术基础》(第五版)。
2) 童诗白《模拟电子技术基础》(第四版)
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