四人抢答器如果设计

电路原理如附图，它由IC1和一个编码开关以及控制器等组成。编码开关是由IC1中的输入端A、B、C、D与二极管和按键组成。

验证编码开关是否正确，只要按住任意一个按键。使它有一个正电平输入，数码管就会显示相应的数字来。A、B、C、D这四条编码线。

分别是1、2、4、8。3则是由1+2同时输入一个正电平获得，5则由1+4获得，6则由2+4获得，7则由1+2+4获得，二极管是起反向截止作用的。

扩展资料：

抢答器，原理：如果为四路，当其中任一路控下后，其他几路即失效，结果为第一次按下的，可以用数码管或是LED灯来显示，当然这里只是讲原理与编程，具体可以根据抢答器路数及显示方式更改程序即可。

源程序如下：

<div ><blockquote>

#include <reg52.h>

sbit key1=P3^0    //定义按键，根据需要连接线路，如独立按键（4路）

sbit key2=P3^1

sbit key3=P3^2

sbit key4=P3^3。

参考资料来源：百度百科-抢答器

这个抢答器共有九组抢答输入，组号由七段笔划数字显示，每段内装6.3V、0.15A灯泡一只，能显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9等数字，如图140所示，图中S为电源开关，由节目主持人控制。合上S，电路进入初始等待状态，所有元件均截止。由于C灯是公共的，任意一组按下抢答开关，则稳压管VD被击穿导通，使对应的可控硅导通并自锁，相应的灯发亮显示相应的数字，指示灯C与二极管和可控硅分压，一方面使音频振荡器发声，另一方面使VD两端电压低于稳压管的击穿电压。此后即使其它开关按下VD不再导通。抢答结束，断开S再接通，电路恢复起始状态。抢答器中的可控硅可选用电流大于2A的任何型号可控硅，性能尽可能一致。VD的稳压值在4V左右，反向漏电流必须小。二极管可选用进口小型开关二极管。

用数字电路实现抢答器

一、设计目标

设计一个带有用户选手按下后，其他用户选手按下无效，同时，响警报、显示是谁按下的。由主持人开关复位的抢答器。

二、 基本功能

我设计的抢答器有如下功能：有人按下时，显示是谁按下的。同时，其他人再按下时电路不做任何处理。也就是说，如果有人按下以后，别人再按的话电路既不会显示是他按下的。

三、抢答器的组成

抢答器的一般构成框图如图2-1所示。它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、7段显示器几部分组成。下面逐一给予介绍。

（1）开关阵列电路

该电路由多路开关所组成，每一竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。

（2）触发锁存电路

当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。

（3）编码器

编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码，以提供数字显示电路所需要的编码输入。

图3-1 抢答器的组成框图

（4）7段显示译码器

译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。

（5）数码显示器

数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管。本设计提供的为LED数码管。

四、抢答器的工作原理

(1)开关阵列电路

图1.2所示为8路开关阵列电路，从图上可以看出其结构非常简单。电路中，R1～R8为上拉和限流电阻。当任一开关按下时，相应的输出为低电平，否则为高电平。

图4-1 开关阵列电路

（2)触发锁存电路

图3-1所示为8路触发锁存电路。

图中，74HC373为8D锁存器，一开始，当所有开关均未按下时，锁存器输出全为高电平，经8输入与非门和非门后的反馈信号仍为高电平，该信号作为锁存器使能端控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态；当任一开关按下时，输出信号中必有一路为低电平，则反馈信号变为低电平，锁存器刚刚接收到的开关被锁存，这时其它开关信息的输入将被封锁。由此可见，触发锁存电路具有时序电路的特征，是实现抢答器功能的关键。

(3)编码器

如图4-3所示，74HC147H为10－4线优先（高位优先）编码器，当任意输入为低电平时，输出为相应的输入编号的8421码（BCD码）的反码。

图4-2 8路触发锁存电路。

图4-3 10－4线优先编码器

(4)译码驱动及显示单元

编码器实现了对开关信号的编码并以BCD码的形式输出。为了将编码显示出来，需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。一般这种译码通常称为7段译码显示驱动器。常用的7段译码显示驱动器有CD4511等。

数码显示器件中的液晶数码管价格较高，驱动较复杂，并且仅能工作于有外界光线的场合，所以使用较少。大多情况下使用的是LED数码管。平时使用较多的LED数码有单字和双字之分。

LED数码管尺寸有大有小，一般小的数码管每个数字笔画为一个发光二极管，而尺寸较大的数码管一个笔画可能是多个发光二极管串接而成的，这时一般无法直接用译码驱动器直接驱动（其输出高电平一般为3V左右）。

(5)解锁电路

当触发锁存电路被触发锁存后，若要进行下一轮的重新抢答，则需将锁存器解锁。可将使能端强迫置1或置0（根据具体情况而定），使锁存顺处于等待歉收状态即可。

五、改进、简化设计

（1）功能简介

抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

（2）设计原理图

如图2-1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。

选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。

图5-1 总体设计

（3）电路设计

（1）

（2）

图5-2 完整电路

抢答器电路参考电路如图5-2所示。

该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的

端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的 ＝0，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为"5"。

此外，1Q＝1，使74LS148 ＝1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为1Q＝1，使 ＝1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。

如有再次抢答需由主持人将S开关重新置清除"然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线－3线优先编码器，表5-1为其功能表。

表5-1功能表

由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。

可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图4-4所示。（3）报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图5-4所示。

其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／〔（RI＋2R2）C〕，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

本电路给出了所有相关电路，对于发声报警电路只有左下角555电路。时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

1、主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。

2、当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

3、当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。工作原理：当555电路的到信号后，开始产生高低电压不同的方波，这些方波从555电路的输出端出来，经过510欧姆的保护电阻进入放大电路。信号经过放大后，再传给扬声器，这时信号已经不再是方波，而是一种连续变化的一种类似于简谐波的电信号。但是他的频率还是和555电路的输出端的频率一样。

图5-4 定时电路

图5-5扬声器设计

根据上面的功能要求，设计的时序控制电路如4-5图所示。

图中，门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端 。图11、4的工作原理是：主持人控制开关从"清除"位置拨到"开始"位置时，来自于图5-5中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相， A＝1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。

同时，在定时时间未到时，则"定时到信号"为 1，门G2的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q＝1，经 G3反相， A＝0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 =1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。当定时时间到时，则"定时到信号"为0， =1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。

同时， 门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

（4）需要器材：

1.数字实验箱。

2. 集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。

3. 电阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只。

4.电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

5. 三极管 3DG12 1只。

6. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只。

六、其他设计思路

电路设计的思路方法多样可以满足不同需求。 而且我还考虑了很多不同的设计思路，这些不同的思路，他们所用到的器件也不同。下面的内容是我参考的其他的大致的设计方法

使用JK触发器实现用户选手的信号输入和电路的锁存，使一个用户选手输入信号后其他选手输入信号不再有效。在使用户选手输入信号的锁存电路组的输出信号，也就是JK触发器组的输出信号作为二-十进制译码器的输入信号产生十进制8421信号。

这个过程可以采用一些与非门电路完成也可以采用7442二-十进制译码器或者74148优先编码器他们都可以达到输入单信号，输出8421十进制信号的目的完成信号转换的作用。为完成下一个步骤做准备。

在完成上两个步骤以后，就可以将得到的8421十进制信号传送给显示译码器用来显示数字，这给数字应该是用户选手的序列号，来表示是谁按下的。这样，就可以实现一个新功能了。

同时，可以从很多地方取输出信号，传送给555电路用来产生一定频率的方波信号。这种频率应该是人类耳朵能够分辨的频率，超过或低于这个频率范围，普通人就听不见了，那么这种电路的设计就失去了意义。

从这个555电路传出来的方波信号，在通过保护电阻后，送到放大电路，将信号放大。这时，到达放大电路输出端的信号已经变成一种简谐波，不再是方波。在将输出端信号中的直流成分通过电容器予以去掉，就可以将信号送到蜂鸣器了。这时蜂鸣器也能发出声音了。就又实现了一个功能。

从任意一个能用的输出端例如从555电路的输入端取信号送到一个发光二极管，就可以实现如果有人按下以后，就发光的功能。也可以在送到一个放大电路上，接上一个功率较大的发光器件上，使得发光效果更明显。

另外，二-十进制转换器也可以用一些与非门来完成。如图6-1

图6-1 2-10进制转换电路

七、学年设计总结

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。

威金蠕虫

1.中毒之后断网马上重启电脑，重启之后如果电脑有先进的杀毒软件（推荐使用卡巴斯基，我尝试了三款杀毒软件，最后发现只有卡巴能检测出大量病毒，其他的只能查得出一点点，而且还杀不掉，到处都有破解的卡巴下载，不麻烦，只要注意不要下载到病毒就OK了）则使用杀毒（记住此期间不要联网，不然病毒会自动下载木马的），如果电脑里面没有先进的杀毒软件，就联网之后快快下载一个破解版的卡巴（建议顺带下载一个安全卫士，一个威金瑞星专杀）然后升级再断网，一定要快！威金复制得特别快，你的速越快，越容易消鹚�?

2.杀毒软件准备好之后就开始杀毒，你会发现电脑有很多病毒和木马，而且一次卡巴根本消灭不了，但是威金病毒有一点很厉害！你的卡巴只能使用一次，第二次威金就会克制你的卡巴使它不能打开了（所以这次一定要把查到的全部杀了） ，如果在第一步中准备了安全卫士和专杀工具的在卡巴杀完之后将电脑转换到安全模式（开机时按F8就可以进入了），在用上面两个工具杀杀（这两个不是太有用，不过多少也能消灭一点）。

3.上面步骤完成以后初期工作就基本完成，接下来进入手动杀毒：病毒是在windows目录下生成dll.dll,logo1_.exe,rundl132.exe这三个文件。而dll.dll注入explorer.exe是由logo1_.exe来完成。病毒会在开机自动执行中加入rundl132.exe 首先打开我的电脑！选工具——文件夹选项——查看（快捷键按ALT+T再按O）中的"隐藏受保护的操作系统文件(推荐)"的勾取消,把"显示所有文件和文件夹"选中！

【1】.按CTRL+ALT+DEL在任务管理器中把rundl132.exe,logo1_.exe结束掉(没有的话,不用操作),删除C盘内的logo1_.exel和rundl132.exe(不知道在哪里的,可以打开我的电脑按CTRL+F然后搜索rundl132.exe,logo1_.exe)

【2】.因为DLL.dll模块被写入到explorer中,所以删除不掉.不过能有办法删除,打开任务管理把进程中的explorer.exe结束掉，接着桌面变消失了，不怕！选中任务管理器的“文件（F）”——“新任务（运行。。）（N）”然后运行explorer.exe桌面就又出来了！接着把在C:盘下的DLL.dll删除掉(按CTRL+F查找它,然后删除)

【3】.在运行中输入regedit查找注册表键值：

[HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Soft\DownloadWWW]将其删除,然后按CTRL+F查找注册表键值rundl132.exe及在这项中的所有键值将其删除

【4】.打开我的电脑按CTRL+F然后搜索_desktop.ini,把找到的所有_desktop.ini删除(删除后图标还显示在那里,别管它,关掉后在查一次看看是否还有)

4.将上面的步骤统统完成之后，病毒就已经不能再复制了，接下来就是删掉原有的卡巴，然后再重新将卡巴装一次，重启，杀毒（这时就只需将剩下的木马给消灭掉就可以了），杀完毒之后再重启，在我的电脑里搜索看有没有_desktop.ini的文件，如果没有的话就恭喜你病毒全部消灭，如果还有的话就重复以上步骤直至病毒全部消灭。

5.防止再次感染 运行 gpedit.msc 打开组策略

依次单击用户配置- 管理模块- 系统-指定不给windows运行的程序点启用 然后 点显示 添加 logo1_exe 也就是病毒的源文件 。.: ' ' * ` - ；程,序：定:制，'。修·.。改‘Q。Q' 36200零69肆

智力竞赛抢答器设计

一、设计任务：

设计一个具有锁存与显示功能的8人抢答逻辑电路。抢答开始之前，由主持人按下复位开关清除信号，所有的数码管均熄灭。当主持人宣布“开始抢答”后，计时器开始计时并以数码管显示，在规定的时间内首先做出判断的参赛者立即按下按钮，数码管显示该选手的序号，而其余七个参赛者的按钮将不起作用，信号也不再被输出，直到主持人再次清除信号为止。

二、设计要求：

1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S1 ~ S8表示；

2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制；

3. 抢答器具有锁存与显示功能；

4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）；

5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

三、设计报告要求

1. 写明设计题目、设计任务、设计目的；

2. 详细阐述方案论证过程；

3. 详细阐述设计过程，包括系统框图、各部分功能电路图，并给出相关原理说明；

4. 列出所用元器件；

5. 写出设计体会与建议。

提示：

1. 系统设计可分为四个模块：

（1）设计抢答器电路。 （2）设计可预置时间的定时电路。

（3）设计报警电路。 （4）设计时序控制电路。

2. 设计过程中可能需用到的集成电路有74LS148、74LS279、74LS48、74LS192或74LS161、555等，请同学们查询相关集成电路的资料。

电子技术课程设计

——————八路智力竞赛抢答器

学院：华科学院

专业，班级：电气工程及其自动化062203H

姓名 段超

学号： 200622050308

指导老师： 黄庆彩

2008年1月

目录

一 设计任务与要求……………………………………3

二 总体框图……………………………………………3

三 选择器件……………………………………………4

四 功能模块……………………………………………6

五 电路的装配调试……………………………………9

六 心得体会……………………………………………11

八路智力竞赛抢答器

一．设计任务与要求

1.任务和要求

抢大器能容纳8名选手，并且给出相应的编号为1、2、3、4、5、6、7、8，为每名选手设置一个按键。为了简化设计，可以利用试验仪上的逻辑电平开关。（这部分要求由我主要负责）

设置一个给工作人员清零的开关，以便能开始新的一轮的抢答。为了简化设计，可以利用试验仪上的逻辑电平开关。

用LED数码管显示获得优先抢答的选手的编号，一直保持到工作人员清零或1分钟倒记时答题时间结束为止。

用LED数码管显示有效抢答后的1分钟到记时答题时间。

用喇叭发声知识有效抢答及答题时间的结束。（这部分要求由我主要负责）

秒信号不必考虑时间精度，可利用试验仪上所提供的连续脉冲（方波）。

二．总体框图

根据设计任务与要求，我初步将系统分为4大功能模块：主电路、数据采集电路、控制电路和音响电路。可将主电路分为一个十六进制（实现一分钟倒记时答题时间）计数、译码、显示电路；数据采集电路（获得优先抢答选手的编号）分为8路抢答开关、八D数据锁存器、优先编码器、加1电路；控制电路分为锁存控制、倒记时控制、音响控制；音响电路分为单稳态触发器、音振及喇叭电路。以下是我设计的总体框图：如图1所示

图一 总体框图

三．选择器件

整个电路的电子器件有：555定时器，74LS192，74LS148，74LS373，74LS00，74LS04以及若干电容和电阻。我详细介绍一下我所设计的这两个电路中所用到的重要器件（555定时器和 74LS373）：

1．555定时器

555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如下图2：

图2 555定时器的内部电路框图和外引脚排列图

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

2．74LS373

74373八D锁存器为三态输出的8 D透明锁存器, 373的输出端O0-O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0-O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0-O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。

373引出端符号：

   D0～D7-----数据输入端     OE-----三态允许控制端

   LE-----锁存允许端             O0-O7-----输出端

74LS373外部管腿图、真值表、逻辑图，如下图3所示：

图3 74LS373外部管腿图、真值表、逻辑图

真值表中：L——低电平； H——高电平； X——不定态； Q0——建立稳态前Q的电平； G——输入端，与8031ALE连高电平：畅通无阻低电平：关门锁存。图中OE——使能端，接地。当G=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同；当G为下降沿时，将输入数据锁存。

四．功能模块

根据设计任务与要求，我初步将系统分为4大功能模块：主电路、数据采集电路、控制电路和音响电路。

1.主电路由六十进制计数器和译码、显示电路两部分组成。

2.控制电路由锁存控制和倒计时控制两部分组成。

以上的这两大模块部电路均由我的搭档负责

以下的数据采集电路和音响电路两个模块是由我主要负责，下面我就详细说明我所设计的这两模块：

3．数据采集电路

（1）．八路抢答开关

为8位选手提供8个抢答的按钮，这样可以在松开按钮后及时复位，为下次做准备。这部分我利用的是试验仪上的8个逻辑开关，在接电路图的时候，只用一个开关仿真。

（2）.八D数据锁存器

采用八D数据锁存器74LS373，抢答前应使锁存允许LE=1，此时允许选手抢答，当有选手抢答有效时，要利用控制电路中的LE=0，使数据被锁存，其它选手就抢答无效了。

（3）.优先编码器

采用优先编码器74LS148，因为采用了高速控制电路，因此一旦抢答，立即锁存。

我所设计的控制电路将充分利用74LS148的两个输出信号：选通输出Ys和扩展输出YEX。

以下是我设计的数据采集电路电路图如图4所示：

图4数据采集电路

4．音响电路

（1）.单稳态触发器

设音响提示时间为2秒左右，可采用一脉宽为2秒的单稳态触发器实现。

实现单稳态触发器的方法有很多，可以用与非门或者非门电路实现微分型单稳、利用施密特触发器实现单稳、集成单稳等。现采用555定时器实现，注意其脉宽的计算公式为tw=1.1RC.若一个负脉冲触发信号到来，将有效触发单稳态电路产生一个脉宽为2秒的正脉冲。

（2）.音频振荡器及喇叭电路

利用555定时器实现频率约1kHz的音频振荡器，因555定时器有较强的功率输出能力，可以直接推动喇叭输出。

当单稳态触发器进入暂稳态产生一个正脉冲时，控制555定时器开始工作，发出响声；当单稳态触发器自动返回稳态后，555定时器清零，不能发声。

以下是我设计的电路图如图5所示：

图5 音响电路

五 电路的装配与调试

1．由图中所示的定时抢答器的总体方框，按时信号的流向分单元装配，逐级级联。

2．我接好电路后，开始检验我的结果，发现当有选手抢答后，没有开始倒计时，经过老师的指正我们找到了原因，并立即改正，实现了要求的结果。

3．我将裁判的开关拨至0再拨回1时，发现是总能在任意时间重新抢答。（与设计要求相符）

4．我检查到，当计数器减到00时，产生了一个负脉冲信号，同时也允许开始新一轮的抢答。（与设计要求相符）

5．最后我检查的是我所设计的音响电路，当我拨动一个选手开关后，音响电路所对应的绿灯开始发光，并开始倒计时。当计数器减到00时，绿灯再次发光提示。（与设计要求相符）

现给出我所设计的总电路图如图6所示：

图6 总电路图

我的仿真结果图如图7所示：

图7 分别是倒计时、数据采集、音响电路的仿真结果

六 心得体会

在设计之前，参考了许多相关的资料。在设计中又参考了以前讲过的四路抢答器的原理图，有了基本的思路。

但着手设计时，又出现了许多未预料到的问题，例如元件的选择：在选择编码器时，是采用普通编码器还是优先编码器。普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱。所以选择了优先编码器。但是74LS系列中众多不同管脚的类型，选择哪个作编码器。经过查找，选择了74LS192，因为想用数字的形式显示抢答者的编号，所以选择了数码显示管，但数码显示管不能直接，数码显示管需要由TTL或CMOS集成电路驱动，所以在TTL还是CMOS集成电路上又进行了比较和选择。最后选择了数显译码器，用它将输出的二进制代码译成相对应的高、低信号，用其作为数码显示管的驱动信号，数码显示管显示出相对应的选手编号。在音响电路中，根据设计需要选择了555定时器。

在一些设计原理上也遇到了许多新问题。发现当电源接通后，无论有无人按按钮都会使音乐集成电路通电发出声响，经同学以及老师的指证，发现导通的原因，并及时的改正。

通过这次八路抢答器的设计，我发现了以往学习中的许多不足，也让我掌握了以往许多掌握的不太牢的知识，感觉学到了很多东西。三周的课程设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐性和坚持下去的毅力。在整个电路的安装调试的过程中，花费时间最多的是各个元件电路的连接，电路的细节设计以及连完线路后的检查工作上，其中在连接电路是出现问题比较多，在555元件和74LS192元件的连接的调试的时候出现了问题在老师的指导和讲解下我门有了更深刻的认识，同时对元件的原理的功能了解的更多更深刻。在这次过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当的烦琐，有时花很长时间检查电路故障，分析原因，那时心中就有点灰心，有时还特别想放弃，此时更需要静下心来，更仔细的查找原因。

总之，这次实验过程中我受益匪浅，在摸索我和我的搭档实现了课题所要求的结果。培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力。更让我体会到实现电路功能喜悦。

第一章抢答器设计功能分析

1.1 数字抢答器的概述

对于抢答器我们大家来说都不陌生，它是用于很多竞赛场合，真正实现先抢先答，让最先抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。

1.2 设计任务与要求

基本要求：

1. 给主持人设置一个开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。

2. 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答器按钮，编号立即锁存，并在LED数码上显示选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

发挥部分：

1. 抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30秒）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5秒左右。

2. 参加选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。

3. 如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。

4. 选手如果在主持人按开始键之前违规抢答，系统报警，LED显示违规选手号码和FF，直到主持人按下停止键。

第二章 抢答器方案论证

抢答器的实现方式有种多样，通过纯电子器件搭建电路实现，如优先编码器，锁存器，555定时器译码器等，纯电子器件实现没有软件参与，调试简单，但是它不易于扩展和修改，而且电路结构复杂，调试困难电子，电子器件管脚很多，实际搭建起来费时费力，焊接很容易出错。于是，我想到了用单片机实现。单片机体积小价格低，应用方便，稳定可靠。单片机将很多任务交给了软件编程去实现，大大简化了外围硬件电路，使外围电路的实现简单方便。由于单片机本身不具有软件编译测试的功能，我们需要借助其他软件编译，将编译好的程序“烧”入单片机内。

在实际电路设计中，需要先通过仿真软件测试电路以及编译的程序，检查外围电路设计是否合理，软件编译是否正确，以及软件和硬件电路能否正常配合工作，能否准确的实现所设计的功能。如果测试通过，电路仿真没有问题能完全实现功能的话就可以实际的做板子的焊接工作了。在老师的指导下我选择了常用的单片机仿真软件proteus6.9以及keil 进行仿真。

第三章 硬件电路设计

3.1总体设计

根据抢答器的基本功能，可以设计出如下的单片机外围电路：

图3-1 总体设计

如图3-1，P3.0为开始抢答，P3.2为停止，P1.0-P1.7为八路抢答输入，数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器（用绿灯代替）输出为P3.6口。P3.2为时间加1调整，P3.3为时间减1调整。

3.2 外部振荡电路

图3-2 外部振荡电路

一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30PF。

3.3 复位电路的设计

单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图4所示:

图3-3 复位电路

在方案中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位可使寄存器及存储器的值都恢复到初始值,而前面的功能提到了倒计时间需要有记忆功能,该功能实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位,所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。

3.1.4 显示电路的设计

显示电路使用了七段数码管7SEG-MPX4-CC，它是共阴极的，由高电平点亮。

图3-4 阴极七段数码管

4.1.5 按钮输入电路的设计

抢答器的输入按钮使用常开开关，

图3-5 抢答按键

这些常开开关组成了抢答按键，硬件电路简单，在程序设计上也不复杂，只要在程序中消除在按键过程中产生的“毛刺”现象就可以了。这里采用最常用的方法即延时法，其的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms，而按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里取10ms)后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键，否则无效。

3.1.6 发声

这里能利用程序来控制单片机P3.6口线反复输出高电平或低电平，即在该口线上产生一定频率的矩形波，接上扬声器就能发出一定频率的声音，再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使扬声器发出不同的声音。

第四章 系统软件设计

4.1 程序系统结构图

硬件电路确定后，软件的编程要与硬件相匹配，软硬件才能结合完成所要实现的功能。由功能分析得到以下的软件结构图：

图4-1 软件系统结构图

4.2 程序流程图

整个程序主要由定时器T0、定时器T1、外部中断0和主程序构成。

定时器T0用于使扬声器发声，当需要响铃时，把响铃标志位置一，每次中断都对P3.7取反，扬声器发声，改变定时器初值，可改变扬声器频率。定时器程流程图如下：

图4-2 响铃程序流程图

定时器T1用于倒计时，每次中断为50ms，当计数标志为20时即为一秒，显示数字减一。其流程图如下：

图4-3 倒计时中断流程图

外部中断0用于调整倒计时时间，流程图如下：

图4-4 调整抢答时间流程图

主程序协调三个中断一起工作，实现抢答功能,其流程图如下：

图4-5 主程序流程图

附录：

程序代码：

P3.0为开始抢答，P3.1为停止，P1.0-P1.7为八路抢答输入，数码管段选P0口，位选P2的低三位口，蜂鸣器输出为P3.6口。

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0003H

AJMP INT0SUB

ORG 000BH

AJMP T0INT

ORG 001BH

AJMP T1INT

OK EQU 20H 抢答开始标志位

RING EQU 22H 响铃标志位

ORG 0040H

MAIN: MOV R1,#0FH初设抢答时间为15s

MOV R2,#0AH初设答题时间为10s

MOV TMOD,#11H设置未定时器/模式1

MOV TH0,#0F0H

MOV TL0,#0FFH越高发声频率越高,越尖

MOV TH1,#3CH

MOV TL1,#0B0H50ms为一次溢出中断

SETB EA

SETB ET0

SETB ET1

SETB EX0

SETB EX1允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1

CLR OK

CLR RING

SETB TR1

SETB TR0一开始就运行定时器,以开始显示FFF.如果想重新计数,重置TH1/TL1就可以了

查询程序:

START: MOV R5,#0BH

MOV R4,#0BH

MOV R3,#0BH

ACALL DISPLAY未开始抢答时候显示FFF

JB P3.0,NEXT

ACALL DELAY

JB P3.0,NEXT去抖动,如果"开始键"按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询

ACALL BARK按键发声

MOV A,R1

MOV R6,A送R1->R6,因为R1中保存了抢答时间

SETB OK抢答标志位,用于COUNT只程序中判断是否查询抢答

MOV R3,#0AH抢答只显示计时,灭号数

AJMP COUNT进入倒计时程序,"查询有效抢答的程序"在COUNT里面

NEXT:JNB P1.0,FALSE1

JNB P1.1,FALSE2

JNB P1.2,FALSE3

JNB P1.3,FALSE4

JNB P1.4,FALSE5

JNB P1.5,FALSE6

JNB P1.6,FALSE7

JNB P1.7,FALSE8

AJMP START

非法抢答处理程序:

FALSE1: ACALL BARK按键发声

MOV R3,#01H

AJMP ERROR

FALSE2: ACALL BARK

MOV R3,#02H

AJMP ERROR

FALSE3: ACALL BARK

MOV R3,#03H

AJMP ERROR

FALSE4: ACALL BARK

MOV R3,#04H

AJMP ERROR

FALSE5: ACALL BARK

MOV R3,#05H

AJMP ERROR

FALSE6: ACALL BARK

MOV R3,#06H

AJMP ERROR

FALSE7: ACALL BARK

MOV R3,#07H

AJMP ERROR

FALSE8: ACALL BARK

MOV R3,#08H

AJMP ERROR

倒计时程序(包括有效抢答程序):

COUNT: MOV R0,#00H重置定时器中断次数

MOV TH1,#3CH

MOV TL1,#0B0H； 重置定时器

RECOUNT: MOV A,R6 R6保存了倒计时的时间

MOV B,#0AH

DIV AB 除十分出个位/十位

MOV 30H,A 十位存于(30H)

MOV 31H,B 个位存于(31H)

MOV R5,30H 取十位

MOV R4,31H 取个位

MOV A,R6

CLR C

SUBB A,#07H

JNC LARGER 大于5s跳到LARGER,小于等于5s会提醒

MOV A,R0

CJNE A,#0AH,FULL1s中0.5s向下运行

CLR RING

AJMP CHECK

FULL:CJNE A,#14H,CHECK 1s时,响并显示号数并清R0,重新计时

SETB RING

MOV A,R6

JZ QUIT 计时完毕

MOV R0,#00H

DEC R6 一秒标志减1

AJMP CHECK

LARGER: MOV A,R0

CJNE A,#14H,CHECK 如果1s向下运行,否者跳到查"停/显示"

DEC R6 计时一秒R6自动减1

MOV R0,#00H

CHECK:JNB P3.1,QUIT 如按下停止键退出

ACALL DISPLAY

JNB P1.0,TRUE1

JNB P1.1,TRUE2

JNB P1.2,TRUE3

JNB P1.3,TRUE4

JNB P1.4,TRUE5

JNB P1.5,TRUE6

JNB P1.6,TRUE7

JNB P1.7,TRUE8

AJMP RECOUNT

QUIT: CLR OK 如果按下了"停止键"重新回到开始

CLR RING

ACALL BARK

AJMP START

正常抢答处理程序：

TRUE1: ACALL BARK按键发声

MOV A,R2

MOV R6,A 抢答时间R2送R6

MOV R3,#01H

CLR OK

AJMP LOOP2

TRUE2:ACALL BARK

MOV A,R2

MOV R6,A

MOV R3,#02H

CLR OK

AJMP LOOP2

TRUE3:ACALL BARK

MOV A,R2

MOV R6,A

MOV R3,#03H

CLR OK

AJMP LOOP2

TRUE4:ACALL BARK

MOV A,R2

MOV R6,A

MOV R3,#04H

CLR OK

AJMP LOOP2

TRUE5: ACALL BARK

MOV A,R2

MOV R6,A

MOV R3,#05H

CLR OK

AJMP LOOP2

TRUE6: ACALL BARK

MOV A,R2

MOV R6,A

MOV R3,#06H

CLR OK

AJMP LOOP2

TRUE7: ACALL BARK

MOV A,R2

MOV R6,A

MOV R3,#07H

CLR OK

AJMP LOOP2

TRUE8: ACALL BARK

MOV A,R2

MOV R6,A

MOV R3,#08H

CLR OK

LOOP2: AJMP DISPLAY 抢答后停止计时，等待返回

SETB RING

JNB P3.1 QUIT

AJMP LOOP2

犯规抢答程序:

ERROR: SETB RING犯规响铃

MOV R5,#0BH

MOV R4,#0BH 显示FF和犯规号数

LOOP3: ACALL DISPLAY

JNB P3.1 QUIT1 等待“停止”键按下

AJMP LOOP3

QUIT1: CLR RING

CLR OK

AJMP START

显示程序:

DISPLAY:MOV DPTR,#DAT1 查表显示程序,利用P0口做段选码口输出/P2低三位做位选码输出

MOV A,R5

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,#01H

MOV P0,A

ACALL DELAY

MOV DPTR,#DAT2

MOV A,R4

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,#02H

MOV P0,A

ACALL DELAY

MOV A,R3

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,#04H

MOV P0,A

ACALL DELAY

RET

DAT1:DB 00H,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H

"灭","1","2","3","4","5","6","7","8","9","灭","F"

DAT2:DB 3FH, 06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H

DELAY1: MOV 35H,#08H

LOOP0: ACALL DISPLAY

DJNZ 35H,LOOP0

RET

延时(显示和去抖动用到):

DELAY: MOV 32H,#12H

LOOP: MOV 33H,#0AFH

LOOP1: DJNZ 33H,LOOP1

DJNZ 32H,LOOP

RET

发声程序:

BARK: SETB RING

ACALL DELAY1

ACALL DELAY1

CLR RING 按键发声

RET

INT0(抢答时间R1调整程序):

INT0SUB:MOV A,R1

MOV B,#0AH

DIV AB

MOV R5,A

MOV R4,B

MOV R3,#0AH

ACALL DISPLAY；先在两个时间LED上显示R1

JNB P3.2,INC0P3.2为+1s键,如按下跳到INCO

JNB P3.3,DEC0P3.3为-1s键,如按下跳到DECO

JNB P3.4,BACK0P3.4为确定键,如按下跳到BACKO

AJMP INT0SUB

INC0: MOV A,R1

CJNE A,#63H,ADD0如果不是99,R2加1,如果加到99了,R1就置0，重新加起

MOV R1,#00H

ACALL DELAY1

AJMP INT0SUB

ADD0: INC R1

ACALL DELAY1

AJMP INT0SUB

DEC0: MOV A,R1

JZ SETR1如果R1为0, R1就置99，

DEC R1

ACALL DELAY1

AJMP INT0SUB

SETR1: MOV R1,#63H

ACALL DELAY1

AJMP INT0SUB

BACK0: RETI

TO溢出中断(响铃程序):

T0INT:MOV TH0,#0ECH

MOV TL0,#0FFH

JNB RING,OUT

CPL P3.6 RING标志位为1时候P3.6口不短取反使喇叭发出一定频率的声音

OUT: RETI

T1溢出中断(计时程序):

T1INT: MOV TH1,#3CH

MOV TL1,#0B0H

INC R0

RETI

END

1.供给主持人的按键有两个， 系统清零和开始抢答。

2.能显示是哪位选手抢答成功，同时显示该选手有60秒（倒计时）答题时间！

3.主持人按下抢答按键时，显示30秒（倒计时）抢答时间。如果主持人没按下抢答按键而有选手按抢答键，数码管闪烁显示犯规的选手号码，同时蜂鸣器报警！

4.如果定时时间到，无人抢答，系统禁止抢答,报警功能我没实现，数码管上显示FF.你可以自己修改为00。

5.同时提供另外两个按键，功能是主持人能调节抢答的时间和答题的时间！

方案：基于单片机的八路抢答器！

具体电路图和汇编程序请进入本人的博客,有全部资料,作品我也用面包板焊好同时实现了功能！