八路抢答器的实验报告
一、设计题目
八路抢答器设计
二、设计要求
1.设计一个竞赛抢答器，可同时供8名选手或者8个代表队参加比赛，他们的编号分别是
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、8，各用一个抢答器的按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。
2.给节目主持人设计一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答开始。 3.抢答器具有数据锁存、显示的功能和声音提示功能。抢答开始后，若有选手按动按钮，编号立即锁存，在数码管上显示选手的编号，并有声音提示。此外，要封锁其他选手抢答。优先抢答的选手的编号一致保持到主持人将系统清零为止。
三、设计思路
工作原理为：
1.接通电源前，抢答按钮与清零按钮都未按下。接通电源后，主持人清除开关处于工作状态，抢答器处于工作状态，编号显示器显示为0，蜂鸣器未鸣响（为方便控制，电路设计为清除开关按下时是清零状态，未按下时为工作状态）。等一轮抢答完成后（七段数码管显示出优先抢答队员编号，并蜂鸣器鸣响），主持人将清零开关按下数码管清为零，蜂鸣器停止鸣响。然后先后把各队员抢答按钮与主持人清零按钮复位。即可进入下一轮抢答。
原理为：电路中清零按钮控制D触发器集成块74LS175清零端低电平输入，按下时清零端输入为低电平（清零端低电平有效），未按下时输入高电平。清零后D触发器集成块74LS175 Q`端输出全变为高电平，使编码器74HC147（有效输入电平为低电平）无有效低电平输入，七段数码管上显示为0。
2.抢答时，队员按下抢答按钮的时间有先后次序，电路中每个抢答按钮连接一个D触发器，当一抢答按钮按下后其对应的触发器锁存住信号，Q`端输出有效低电平，同时通过反馈电路使D触发器集成块得脉冲信号终止输入，从而使其他D触发器停止工作，抢答后也无法锁存。达到有先输入有先锁存功能。 原理为：根据与门功能特点：只要有一低电平输入输出即为低电平。当D触发器集成块74LS175输出端输出一有效低电平后，电路中第7个与门U15A输出即为低电平，而U15A输出信号又与555触发器构成的多谐振荡器输出信号相与，因此只要U15A输出低电平，多谐振荡器产生的脉冲就无法输入，只有当D触发器集成块74LS175输出端输出全为高电平时脉冲才正常输入，各D触发器正常工作。
3.抢答后，数码管显示优先抢答队员编码，蜂鸣器鸣响。
原理为：D触发器集成块74LS175输出输出锁存信号（有效低电平）后通过编码器 集成块74HC147把输入低电平有效信号的端序号(1至8），编码为四位二进制数0001至1000。然后通过74LS47集成块（数码管驱动器），在数码管上显示相应的数字，即优先抢答队员编码。 当蜂鸣器两端分别输入高低电平时，风鸣器鸣响，当两端都为低电平时不鸣响。已知第7个与门U15A在位抢答前为高电平，抢答后为低电平。由此可根据与门U15A输出电平随抢答状态的变化来控制风鸣器的鸣响。使蜂鸣器低电平端接地，高电平端通过一非门接与门U15A输出端即可。
四、实验电路 1.电路原理图
电路原理图1：
1.由于七管脚半导体数码管是理想器件，不存在。因此改用74LS47集成块驱动七段字符显示器。
2.由于八管脚或非门集成块未找到，后改用7个与门代替，集成块为74LS08.3.为方便控制，电路改进为清除开关按下时是清零状态，未按下时为工作状态。
修改后的电路原理图如下图。
电路原理图2：
2.组装电路图与实验结果
五、调试过程
在设计电路图在仿真软件Multisim上仿真成功，领到相应的器件后，我们就开始了在电路板上进行了电路的组装，并在组装过程中进行了相应的检验与校正。 1.首先在电路连接方面，由于刚开始连电路时未按一定的方法步骤，容易出现连错和漏连情况。
2.由于器件的限制及实际操作情况，电路要做相应的改变。
由于七管脚半导体数码管是理想器件，不存在。因此改用74LS47集成块驱动七段字符显示器。
由于八管脚或非门集成块未找到，后改用7个与门代替，集成块为74LS08.为方便控制，电路改进为清除开关按下时是清零状态，未按下时为工作状态。 3.由于器件的损害，使电路无法正常工作。
经过多次对电路的检查，确定电路没连错而仍无法正常工作达到预期功能后， 我们开始对各部分电路分别进行了检测：
首先，我们检测了555触发器构成的脉冲产生模块。用的方法：用我们电路中的脉冲产生模块去替代别的同学已经成功电路板中的脉冲模块来触发其电路，结果发现电路板能正常工作，所以验证了：我们的脉冲产生模块是能正常工作的。
然后，我们检测了我们D触发器构成的信号锁存模块。用的方法：用LED灯检测D触发器Q输出端输出电平状况。LED灯一端接地另一段通过电阻接D触发器Q输出端，当抢答按钮按下后，检测相应的Q输出端是否输出高电平，使LED灯点亮。结果发现抢答按钮按下后相应的Q输出端并没有输出高电平使LED灯点亮，于是我们确定了我们的D触发器集成块已损害。替换成相应的集成块后，电路就能正确工作了。
六、实验心得
在此次实验中，我们体验到了理论知识在实际中的运用，体验到了创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。通过此次实验即巩固了我们的理论知识，又锻炼了我们的动手能力。也让我们认识到了把理论运用到实际过程中可能会遇到一些不同的困难，但只要认真分析、仔细思考，用科学冷静的头脑去研究问题，终究能发现问题的所在，取得成功。
