搶 答 器 電 路 設(shè) 計

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1、搶答器電路設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)與要求1．可容納四組參賽的數(shù)字式搶答器；2．當(dāng)某臺參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時，由數(shù)碼管顯示該臺編號并伴有聲響。此時，搶答器不再接收其他輸入信號；3．電路具有定時功能。要求回答問題的時間≤60秒（顯示為00~59），時間顯示采用倒計時方式。當(dāng)達(dá)到限定時間時，發(fā)出聲響提示；4.具有計分功能。要求能設(shè)定初始分值，能進(jìn)行加減分；5.在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）二、方案設(shè)計與論證1．?dāng)?shù)字搶答器總體方框圖??如圖(1)所示為搶答器電路總體方框圖。其工作流程為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥

2、到“復(fù)位”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈；主持人將開關(guān)置“開始”狀態(tài)，搶答器開始工作，等待選手搶答，采用優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示；當(dāng)某臺參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時，由數(shù)碼管顯示該臺編號并伴有聲響。此時，搶答器不再接收其他輸入信號。則主持人宣布該選手搶答成功，同時啟動定時器，讓選手在規(guī)定時間內(nèi)作答，時間顯示采用倒計時方式。當(dāng)達(dá)到限定時間時，發(fā)出聲響提示；如果再次搶答必須由主持人再次操作"復(fù)位"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。9圖（1）方案一、采用74LS175構(gòu)成四路搶答器，555定時器接成多諧振蕩電路，提

3、供脈沖信號，74LS148與74LS48譯碼器接到七段顯示數(shù)碼管顯示出選手編號，74LS192設(shè)計成倒計時與計分部分電路。方案二、用組合邏輯器件CD4511構(gòu)成四路搶答器。CD4511實現(xiàn)優(yōu)先搶答的鎖存、編號進(jìn)直接把鎖存器的輸出轉(zhuǎn)化8421BCD碼，數(shù)碼管顯示先搶答者的編號，同時四路搶答器發(fā)出響聲；主持人通過“復(fù)位”按鈕清除數(shù)碼管的顯示和停止響聲。結(jié)論：通過比較可以得，方案一更可行，相對來說，74系列芯片在Protues仿真軟件中能夠找到，且現(xiàn)實中比較容易購買。芯片組上集成的功能高，用較少元器件的數(shù)目就能實現(xiàn)搶答

4、器的各項功能。此外，74系列芯片用的比較普及，數(shù)字電路課上詳細(xì)介紹74LS系列芯片，因此運用起來比較熟悉。三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算1．振蕩電路本系統(tǒng)電路需要產(chǎn)生脈沖信號，用于提供搶答器電路、倒計時電路及報警電路工作的控制脈沖。振蕩電路可用555定時器組成，也可用石英晶體組成的振蕩器經(jīng)過分頻得到。本次設(shè)計采用555定時器接成多諧振蕩電路，根據(jù)電路的振蕩周期公式：T=(R1+R2)CIn2，可計算出電路產(chǎn)生的頻率。電路如下圖(2)所示：9圖（2）2.搶答器及編號顯示電路?搶答品電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的

5、先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號并并伴有聲響；二是封鎖其他選手的輸入信號，使按鍵操作無效。搶答器工作過程：開關(guān)RST置于"復(fù)位"端時，74LS175觸發(fā)器的輸入端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)RST置于"開始"時，搶答器處于等待工作狀態(tài)。若選手（如S1）首先按下開關(guān)，使該端的信號輸入為高電平，觸發(fā)器的輸入端D1接受該信號使輸出Q1為高電平，相應(yīng)的9為低電平，這個低電平信號同時送到四輸入與非門的輸入端，再通過非門取反，輸入到二輸入與非門，另一端為脈

6、沖。此時74LS175的時鐘端CLK沒有電平變化，因此74LS175沒有CLK的的脈沖信號而不能接收開關(guān)S2、S3、S4控制端送入的信號。因此，該電路只接收第一個輸入信號，即使其他選手也按下開關(guān)，信號也是輸入不進(jìn)去的，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。編號顯示工作過程：當(dāng)有選手按下了開關(guān)時，選手的編號可以被輸出并記憶起來送到74LS148，74LS148的輸出經(jīng)74LS48譯碼器接到七段顯示電路顯示出選手編號。由于74LS175是低電平有效，可以將從74LS175輸出端,分別接到其1，2，3，4

7、端，其余的5，6，7端均接高電平，由于74LS148輸出低電平有效，故經(jīng)過74LS48取反后輸入74LS48，如當(dāng)ABC=“010”，則七段顯示編號“2”。在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）。搶答器及編號顯示電路如下圖（3）所示：圖（3）3.倒計時電路用兩塊74LS192芯片組成60進(jìn)制減法計數(shù)器，首先使個位數(shù)的端口MR=0,PL=1，DN=CP，則Q3Q2Q1Q0按減法規(guī)律計數(shù)，74LS192為十進(jìn)制減法計數(shù)器，當(dāng)個位數(shù)計到“0”時，則TCD端產(chǎn)生退位，通過TCD端的輸出作為十位數(shù)的脈沖。在十位數(shù)的74

8、LS192芯片中，通過置數(shù)法使D0D1D2D3=“0110”，則十位數(shù)的74LS192將進(jìn)行六進(jìn)制減法器。個位數(shù)的脈沖輸入端DN接入一個頻率為1HZ頻率，則此電路將產(chǎn)生60秒倒計時計數(shù)器。為了在倒計數(shù)為“00”時停止計數(shù)而不是繼續(xù)60秒倒計時的循環(huán)，9特意加入了一個JK邊沿觸發(fā)器。將兩個74LS192的Q0Q1Q2Q3輸出端通過或門送到JK觸發(fā)器的時鐘信號端CLK，同時J