1. 8名选手编号为；0，1，2，3，4，5，6，7。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0，1，2，3，4，5，6，7。
2. 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。当主持人按下开始键，扬声器发声，抢答开始。
3. 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
4. 抢答器具有定时（例20秒）抢答的功能，定时时间可由主持人设定。当主持人按下开始按钮后，要求定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（20秒）内抢答，抢答有效，扬声器发出音响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，编号显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
5. 如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示00，由主持人清零。
6. 用扬声器发出声音也可以同时辅助发光二极管来显示计时时间或报警。
如图 1所示它由主体电路和扩展电路两部分组成。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。扩展电路完成检测数码管工作情况。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；主持人将开关置于"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。
如图 2所示其工作原理为：接通电源后，主持人将开关按下即为“清零”状态，清零指示灯灭，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人将开关断开即为“开始”状态，宣布“开始”，指示灯亮，抢答器工作，当有人抢答时，蜂鸣器发出声响并且灯不断闪烁。选手进行抢答时，抢答器将完成：优先判断、编号锁存、编号显示、蜂鸣器鸣叫及灯闪烁的提示等操作。当一轮抢答之后，禁止二次抢答。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 4
采用74LS148优先编码器作为编码电路。74LS148编码器功能表如下：
图 5
74LS148功能表：
表 1
74LS148N是一个优先编码器
优先编码器是数字系统中实现优先权管理的一个重要逻辑部件。一般编码器的输入端只能有一个为有效信号，才能进行编码。优先编码器的各个输入不是互斥的，它允许多个输入端同时为有效信号。优先编码器的每个输入具有不同的优先级别，当多个输入信号有效时，它能识别输入信号的优先级别，并对其中优先级别最高的一个进行编码，产生相应的输出代码。 输入端：  ~  输出端： A0~A2（低电平有效）  使能输入端：低电平有效 EO使能输出端：当 =0时，EO=1表示有有效信号输入  扩展输出端：  =0时，表示编码器工作， =1时表示编码器不工作
此设计电路选用D触发器作为锁存器电路。D触发器的逻辑功能表如下所示：
图 6
D触发器的特性表
表 2
D触发器具有在时钟脉冲上升沿或下降沿触发的特点，当时钟脉冲上升沿或下降沿时刻，输入端D的值传输到输出端。真值表如下：
数码显示器用带译码功能的4线的七段显示数码管。
图 7
用于控制清零和工作的按钮。
图 8
控制电路由触发器和输入信号一起控制电路的工作。
图 9
原理：如上图所示，4个触发器的置数端都置为高电平，这样在开始工作时触发器的Q非端为1，当输入信号有高电平信号时，通过与门触发器开始工作，经过触发器将信号传输到显示数码管，而第4个触发器Q非端变为低电平，返回到与门锁定触发器的状态，这样将信号锁住，其他按钮信号就将不会显示。
如图实验选择灯来表示信号的锁定。
计数器的时钟由秒脉冲电路提供。秒脉冲电路的提供可以有两种选择方案: 方案一:用555构成的多谐振荡器构成。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。由555定时器构成的多谐振荡器如图10所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端(6脚)和低电平触发器(2脚)并接后接到R2和C的连接处，将放电端(7脚)接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容c来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于(1/3)Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VI截止。这时，电源经R1，R2对电容c充电，使电压uc按指数规律上升，当uc.上升到(2/3)Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从(1/3)Vcc上升到(2/3)Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=(R1+R2)C。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在(1/3~2/3)Vcc之间变化。
图 11
振荡频率为
方案二:有石英晶体振荡器提供时钟脉冲。石英振荡器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与田英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。 经过比较，多谐振荡器频率稳定性比石英晶体振荡器较差，而且其精确度也远没有石英晶体振荡器那么高，但是考虑到在此次电路中的实际情况，石英晶体振荡器的造价等要求高于多谢振荡器，所以采用方案--的多谢振荡器来提供时钟脉冲。如图12所示。多谐振荡器无需外加输入信号就能在接通电源自行产生矩形被输出。我们设定产生的时钟脉冲的时间间隔是一秒，根据 计算可以得出电阻R与电容c的关系，给定电容值，可适配解出电阻值得到如下图的电路: 图 12 报警电路只是采用了一个蜂鸣器和LED发光二极管构成，起电路如图 13所示。 图 13 时序控制电路是抢答器设计的关键，需要完成三项功能: - 主持人将控制开关拨到“开始”位置时，抢答电路和限时电路进入正常抢答工作状态。
- 当竞赛选手按动抢答健时，抢答电路和限时电路停止工作。
- 当限定的抢答时间到，无人抢答时抢答电路和限时电路停止工作。本设计采用门电路对控制开关、抢答电路、定时电路进行连接。
如图 14所示 图 14
Multisim是加拿大图像交互技术公司(Interactive Image】Technoligics简称IT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。通过直观的电路图捕捉环境，轻松设计电路;通过交互式SPICE仿真，迅速了解电路行为;借助高级电路分析，理解基本设计特征;通过一个工具链，无缝地集成电路设计和虚拟测试;通过改进、整合设计流程，减少建模错误并缩短上市时间。 a.主持人将控制开关拨到开始位置，抢答电路和限时电路进入正常工作状态。 b.在在规定时间内当选手按动抢答键，抢答电路和限时电路停止工作，同时数码管显示相应选手的编号，指示灯亮起。 c.在规定时间内无人抢答，抢答电路和限时电路停止工作，选手再按抢答键，将不会显示编号，同时限时电路显示00，报警器报警，报警指示灯亮起。 设计按照的电路图连接器件，在仿真软件上进行调试，出现如下问题： (1)连线问题，元器件之间不能正常连接，连线交叉过多，电路图看起来十分混乱。 (2)元件参数的计算选择不是很合理，电容、电阻的参数选择未能使输出时钟脉冲的时间达到理论要求。 主要就是上述的问题，对上述问题的解决方法是: （1）在元件之家以添加节点的方式使其正常连接，同时更,改元器件放置位置，重新选择管脚连接顺序，再次布线。 （2）通过查阅资料，修改给定的电容参考值，重新计算电阻的值，多次修改调试，直到到达理论值。
通过这次设计，我学会了许多课本上学不到的东西，同时也加强了我的动手、思考和解决问题的能力，受益匪浅。 为了弄懂74LS系列芯片的功能，我从图书馆里借来了好几本书，同时也在网上找了资料再到逻辑功能，经过一番努力终于解决，还有其它的芯片的功能也要慢慢的去琢磨。而在设计过程中，我觉得是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，同时平时课间又没有好好的运用额理解个个元件的功能，而且考试的内容有限，所以在这次设计过程中，我们了解很多元件的功能，对其在电路中的使用有更多的认识。 从前的学习过程过于浮浅，只是流于表面的理解，而现在要做设计，就不得不要求我们对所用到的知识有更深层次的理解。因为设计的内容比及书本中的理论知识而言，更接近于现实生活，而理论到实践的转化往往是一个艰难的过程，它犹如一只拦路虎，横更在我们的面前。但是我们毫不畏惧，因为我们相信我们能行。 这几天的主要任务是设计和仿真出主体电路。虽然在设计中会遇到这样那样的问题，有时认为是正确的，而在仿真中却出现了这样那样的问题。比如说在设计好的主电路图要实现南北各灯泡的状态，电路图我认为是对的，而在仿真的是后去出现了问题，就是出现了一个出状态，其它的都是正确的，经过了反复的检查没什么问题，其实没有问题，在实际中就不会出现了这种问题，所以有不懂的还是要问老师，那样还节省很多的时间。
全部资料51hei下载地址(由于水平有限,时间仓促,Multisim仿真还存在很多问题,比如上图的2字显示不全,还请大神们指导如何修改啊)：
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