八位竞赛抢答器电子系统电路分析与设计
八路抢答器电路设计
摘要介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，电路采用74系列常用集成电路进行设计。
该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、记分和报警功能。
主持人通过复位控制开关，可以对数码管清零和复位，进行下一轮的抢答环节，通过其他数码管可以跟踪记录各个参加队的比分情况。
该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存器，运用4511的译码和锁存功能来实现抢答器的选号，采用74LS190和74LS00芯片实现参赛队的比分增减，随时记录参赛队的比赛成绩。
通过课程设计提高和巩固了所学的专业知识，此外还提高了焊接技术和综合运用能力。
关键词：抢答器；编码；译码；记分；报警AbstractIntroduces the digital display eight-way responder circuit composition, function and design of integrated circuit to carry on the design commonly used circuit with 74 series. The buzzer in addition to the basic vies to answer first function, also has the timing, scoring and alarm function. Host through the reduction and control switch, digital tube can be reset and reset, in the next round of vies to answer first link, through digital tube can track each other team's score.The buzzer is mainly applied to the encoder, decoder and latch, using 4511 decoder and latch function to realize the buzzer pick, using 74 ls190 and 74 ls00 chip implementation team score, record the results of the competition team at any time.Learned through courses designed to improve and consolidate the professional knowledge, but also improves the welding technology and comprehensive utilization ability.Key words: buzzer; Coding; Decoding; Score; Call the police目录引言 (1)1课程设计任务及要求 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计要求 (2)2 系统设计 (2)2.1方案论证 (2)2.2系统设计 (3)2.2.1结构框图及说明 (3)2.3 系统原理图及工作原理 (4)2.3.1 八路抢答器抢答模块系统原理设计 (4)2.3.2 八路抢答器记分模块系统原理设计 (6)3 电路仿真与测试 (10)3.1 八路抢答器抢答模块仿真测试图 (10)3.1.1八路抢答器抢答模块开始时仿真测试图 (10)3.1.2 八路抢答器抢答模块工作时仿真测试图 (10)3.2八路抢答器记分模块仿真测试图 (11)3.2.1八路抢答器记分模块开始时仿真测试图 (11)3.2.2八路抢答器记分模块工作时仿真测试图 (11)3.3八路抢答器整体电路图 (12)4 安装调试 (12)4.1 安装调试过程 (12)4.2 故障分析 (13)5 实验材料清单 (14)6 心得体会 (14)参考文献 (15)八路抢答器课程设计引言随着社会不断的发展，电子技术也得到了飞速发展，各种电子产品的质量也得到了质的突飞猛进。
8位竞赛抢答器的设计
单片机课程设计专业电气工程及其自动化指导教师学生颜良堂学号 B16题目8位竞赛抢答器的设计2013年12月25日目录一、设计任务与要求 (3)二、方案设计与论证 (3)方案一： (3)方案二： (3)三、单元电路的设计 (3)芯片的选择及工作原理 (3)系统的硬件构成及功能 (4)四、软件的设计 (5)主程序流程图 (5)主程序 (5)子程序 (6)1、开始、复位程序 (6)2、中断程序 (6)3、选手键盘扫描程序 (7)4、数码管显示程序 (9)5、抢答时间设计程序 (9)6、延时子程序 (9)五、仿真与调试 (10)抢答器调试结果 (10)六、结论与心得 (12)附件1：电路图 (12)附件2：源程序 (13)附、参考文献� (17)一、设计任务与要求以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器：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，开关由主持人控制。
抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按按钮，锁存相应的编号，并在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，声响持续的时间为左右。
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。
通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时间加1（超过30时置0）。
同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED上。
二、方案设计与论证方案一：使用C语言编程实现基于单片机的八位抢答器的课程设计，用到的元器件有AT89C51 、MAX7219、按键、数码管、上拉电阻、蜂鸣器等。
8路抢答器的设计报告(数字电路课程设计)资料
6、 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。
（二）设计要求 1、画出电路原理图（或仿真电路图）； 2、元器件及参数选择； 3、电路仿真与调试； （三）制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 （四）编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和 图纸，有心得体会。 二、原理框图
比赛，他们的编号分别是 0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答 按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是 S0——S7。
2、给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号 显示数码管灭灯）和抢答的开始。
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，编号立即锁存，并在 LED 数码管行显示出选手的编号，
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XX 科技学院《数字电子技术》课程设计报告
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。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、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人 设定（如 30s）。 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。
8 路智力抢答器包括组合逻辑电路和时序电路。通过此次设计与 制作，进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及 实用方法.且由于 8 路智力抢答器包括组合逻辑电路和时叙电路.通 过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与 使用方法。
一、设计要求 （一）设计指标 1、 计一个智力竞赛抢答器，可同时供 8 名选手或 8 个代表队参加
数电八路抢答器课程设计
数电八路抢答器课程设计一、引言数电八路抢答器是一种基于数字电路设计的设备，用于进行抢答竞赛。
本课程设计将详细介绍数电八路抢答器的原理、设计过程和实现方法。
二、数电八路抢答器的原理数电八路抢答器由主控制器、显示屏、按钮和信号输入模块组成。
其工作原理如下：1. 主控制器通过按钮检测模块检测每个参赛者的按键动作。
2. 当有参赛者按下按钮时，按钮检测模块会向主控制器发送信号。
3. 主控制器根据接收到的信号判断哪个参赛者按下了按钮，并将该参赛者的编号发送给显示屏。
4. 显示屏上显示被判定为第一名的参赛者编号。
三、数电八路抢答器的设计过程1. 系统需求分析我们需要明确系统的功能需求和性能要求。
根据题目要求，我们需要实现一个能够支持最多8位参赛者同时抢答并显示第一名的系统。
2. 系统框架设计系统框架设计是整个设计过程的基础，它包括主控制器、显示屏、按钮和信号输入模块之间的连接关系和通信机制。
我们需要根据系统需求，确定各个模块的功能和接口。
3. 电路设计在电路设计中，我们需要根据系统框架设计的结果，选择合适的数字电路元件，并进行电路连线。
主要包括按钮检测模块、信号输入模块和显示屏的电路设计。
4. 电路测试与调试完成电路设计后，我们需要进行测试与调试。
通过外部信号源模拟参赛者按下按钮的动作，检验按钮检测模块是否正常工作；测试信号输入模块是否能够正确接收到参赛者编号；验证显示屏是否能够正常显示第一名参赛者的编号。
5. 系统集成与优化在完成各个模块的测试与调试后，我们需要将它们进行集成，并对整个系统进行优化。
可以添加声音提示功能或增加LED灯效果来提高用户体验。
四、数电八路抢答器的实现方法1. 硬件实现硬件实现是将上述设计过程中得到的电路图和元件连接起来以构建实际的抢答器设备。
可以使用面包板或印刷电路板来搭建电路，并根据需要进行元件的布局和焊接。
2. 软件实现软件实现是编写嵌入式程序，控制各个模块的工作。
主要包括按钮检测模块、信号输入模块和显示屏的控制程序。
八人抢答电路完整版
目录一、设计目的 (1)二、设计要求 (1)三、设计步骤 (1)1.设计原理 (1)2.设计过程2.1 抢答器部分设计 (2)2.2 30秒倒计时部分设计 (3)2.3 报警器部分设计 (4)3.设计结果 (5)四、设计总结 (10)五、心得体会 (10)六、参考文献 (10)一．设计目的1、通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力；2、掌握Quartus II或Multisim使用方法，能熟练运用该软件设计并仿真电路；3、学会用数字电子器件组成复杂系统的方法。
二．设计要求1、抢答器分为8组，每组序号分别为1、2、3、4、5、6、7、8，按键SB0-SB7分别对应8组，抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其他组的按键信号。
2、系统外设清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。
3、数字抢答器定时为30s，通过控制键启动抢答器后，要求30s定时器开始工作，发光二级管点亮。
4、抢答者在30s内进行抢答，则抢答有效，如果30s定时到时，无抢答者，则本次抢答无效，系统短暂报警。
三．设计步骤1.设计原理设计原理图如下所示：2．设计过程2.1 抢答器部分设计设计电路如图2所示：1图 2电路选用 8线-3线优先编码器74LS148D。
当八位选手中有人抢答后会有低电平输入。
编码器工作后输出对应的三位BCD码000到111，GS端口输出表示编码器工作，输出信号经过两片74LS279集成 RS触发器后有四路输出，其中三路是抢答开关引发的输出信号，一路为表征工作状态的信号，作为后续电路的控制输入。
由于输出信号是0-7,接集成超前进位全加器74LS283D进行加1运算后转变成1-8，与组号相对应，最后接74LS48和显示器，显示抢答成功的选手号。
锁存部分一名选手抢答后，74LS148对输入低电平进行编码后，GS有输出，表示“电路工作且有编码输出”，此信号经RS触发器输出后为高电平，此信号作用到7448上驱动显示器工作，反馈作用在74148的选通输入端EI后，编码器停止工作，其他选手抢答无效，达到锁存的目的。
毕业设计八路抢答器【范本模板】
目录前言 (1)第一章方案论证与总体设计 (2)1。
1 提出方案 (2)1。
2 方案比较 (2)1.3 确定方案及工作原理 (3)第2章抢答器单元电路设计 (5)2.1 开关、编码电路 (5)2。
1。
1开关、编码电路的组成 (5)2。
1.2 开关、编码原理 (6)2.2 译码显示电路 (6)2。
2.1 译码显示电路的组成 (6)2.2.2 译码显示原理 (7)2.3锁存、复位电路及工作原理 (10)2。
3.1 锁存器的定义 (10)2。
3。
3复位原理 (10)2。
3。
4 防作弊原理 (11)2。
3。
5锁存原理 (11)2。
4 声音提示电路 (12)2。
4。
1 声音提示电路的选择 (12)2.4。
2工作过程 (13)第3章各集成块基本功能及电路图 (13)3。
1 CD4511引脚图及功能 (14)3.1。
1 基本描述 (14)3。
1.2 CD4511的引脚 (14)3。
1.3 锁存功能 (15)3。
1。
4 译码功能 (15)3.1。
5 消隐功能 (15)3。
2 CD4068 8输入与非门/与门 (16)3.2.1 基本描述 (16)3。
2。
3引脚图（3-4)与辑表达式 (16)第4章数显抢答器电路元器件分析 (16)4。
1电阻器 (17)4。
1.1 电阻器基本知识介绍 (17)4.1。
2 电阻的种类 (18)4.2 电容器 (18)4。
2。
1电容器的相关特性及作用 (18)4.2.2识别方法 (19)4。
2.3电容器的分类 (20)4.3 晶体管 (20)4.3.1 基本知识 (20)4.3.2 晶体管的检测方法： (21)4.4 三极管 (23)4。
4。
1 极限参数 (23)4.4.2 三极管的特性曲线 (24)三极管的共发射极电路（图4—10） (24)4.4。
3判断三极管的引脚 (26)4.5蜂鸣器及种类 (26)第5章数显抢答器电路的连接、系统调试和完善 (27)5.1对电路板布局 (28)5。
数码显示八路抢答器电路设计
数码显示八路抢答器电路设计1.概述 .......................................................................................................... - 1 -2.系统设计内容............................................................................................. - 2 -2.1 系统设计依据.................................................................................. - 2 -2.2 设计任务和要求 .............................................................................. - 3 -2.3 设计目的.......................................................................................... - 3 -2.4 设计要点.......................................................................................... - 3 -3.单元电路设计与分析 ................................................................................ - 4 -3.1 单片机控制原理 .............................................................................. - 4 -3.2 抢答器的原理.................................................................................. - 8 -3.3 功能模块电路................................................................................ - 10 -3.3.1开始抢答电路 ....................................................................... - 10 -3.3.2 选手抢答键 .......................................................................... - 10 -3.3.3 显示与显示驱动电路 .......................................................... - 11 -3.3.4 蜂鸣器音频输出电路 .......................................................... - 12 -4.软件设计 ................................................................................................. - 13 -4.1 Keil开发平台介绍 ....................................................................... - 13 -4.2 系统流程图.................................................................................... - 13 -4.3 抢答成功流程图 ............................................................................ - 14 -5. 系统仿真 ............................................................................................... - 15 -5.1 Proteus仿真平台 ......................................................................... - 15 -5.2 仿真结果分析................................................................................ - 16 -1.概述随着社会的不断进步,电子技术也飞速的向前发展.特别是大规模集成电路的发展,把我们带进了电子化时代。
八路智力竞赛抢答器课程设计
赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书姓名：班级：电子信息工程学号：时间：图1，抢答器总体框图根据对功能要求的简要分析，将抢答器电路分为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，当选手按动抢答按钮时，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。
扩展电路完成定时抢答的功能。
其工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器上显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。
当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。
当选手在定时时间内按动抢答按钮时，抢答器要完成以下四项工作：①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；②扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；③控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；④控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。
1.4单元电路设计设计过程1.4.1抢答电路设计抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按按钮操作无效。
选用优先编码器74LS148和RS 锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图2所示。
图2，抢答电路设计过程图3,74LS48引脚图十进数或功能输入BI/RBO输出备注LT RBI D C B A a b c d e f g0 H H 0 0 0 0 H 1 1 1 1 1 1 011 H x 0 0 0 1 H 0 1 1 0 0 0 02 H x 0 0 1 0 H 1 1 0 1 1 0 13 H x 0 0 1 1 H 1 1 1 1 0 0 14 H x 0 1 0 0 H 0 1 1 0 0 1 15 H x 0 1 0 1 H 1 0 1 1 0 1 16 H x 0 1 1 0 H 0 0 1 1 1 1 17 H x 0 1 1 1 H 1 1 1 0 0 0 08 H x 1 0 0 0 H 1 1 1 1 1 1 19 H x 1 0 0 1 H 1 1 1 0 0 1 1设计过程1.4.2定时电路设计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，选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
8路抢答器的数字电路 (1)
《数字电子技术》课程设计报告8路智力抢答器设计与制作设计要求：1、可同时供8名选手或8个代表队参加比赛；2、主持人控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始；3、抢答器具有数据锁存和显示的功能；4、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；5、具有报警功能。
设计人：罗帅学号：专业：08电气班级：1成绩：评阅人：哈尔滨应用技术职业技术学院8路智力抢答器设计与制作8路智力抢答器是一种用数字电路技术实现由主持人控制、定时抢答、报警功能的装置。
他是在规定的时间内进行抢答。
一旦有人抢答，显示器上会同时显示抢答时间和抢答选手号码。
当超出规定时间时，即使抢答，不会显示选手号码。
8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时序电路。
通过此次设计与制作，进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
一、设计要求（一）设计指标1、计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0——S7。
2、给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。
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，编号立即锁存，并在LED数码管行显示出选手的编号，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。
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、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30s）。
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。
5、参赛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。
八路抢答器电路设计教学设计
八路抢答器电路设计教学设计设计目标：1.设计一个简单、稳定、实用的八路抢答器电路，能够满足教育培训机构、学校、企事业单位的需求。
2.提供详细的电路设计原理和操作说明，帮助学生了解和学习电路设计的基本原理和方法。
设计步骤及实施：1.设计电源部分：-选择适当的电源电压和电流，一般选择直流电源，如9V直流电源。
-使用稳压电路，如7805稳压芯片，将电源电压稳定为5V，以供后续电路使用。
-设计合适的电源滤波电路，如使用电容滤波电路，防止电源干扰产生噪声。
2.设计信号接收部分：-选择合适的接收器件，如红外线接收模块。
-根据接收模块的技术参数，确定接收距离和接收角度范围。
-将接收模块与微处理器相连，通过数字信号进行数据传输。
3.设计信号处理部分：-使用微处理器，如单片机，进行信号处理和控制。
-将接收到的红外信号进行解码，获取对应的抢答器编号。
-根据解码结果，控制指示灯进行亮灭操作。
4.设计人机交互部分：-设计合适的操作按钮，如抢答器复位按钮和开始按钮，用于启动和复位抢答器系统。
-设置合适的指示灯，如系统工作指示灯和抢答指示灯，用于显示系统状态和抢答结果。
5.设计外围辅助部分：-设计合适的电路保护部分，如过流保护和电源电压保护。
-制作合适的外壳和外装修饰，使整个抢答器电路看起来美观、实用、易操作。
6.制作电路图和PCB板：- 使用电路设计软件，如Altium Designer，绘制电路图和布局。
-根据电路图和布局文件，进行PCB板的制作和钻孔。
-完成PCB板的焊接和组装。
7.进行系统调试和测试：-连接电源，进行系统的供电和启动。
-使用红外遥控器进行测试，确保接收模块的正常工作并能够正确识别指令。
-测试抢答器的功能，包括按下抢答按钮，检测指示灯是否正确亮灭。
8.进行教学实验和教学设计：-将抢答器电路放置在教室或实验室，进行教学实验和教学设计。
-将学生分为八组，每组使用一个抢答器。
-进行答题活动，通过按下抢答器按钮，抢答的学生最先亮灯，教师可以及时了解学生的答题情况。
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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 八位竞赛抢答器电子系统电路分析与设计 作者：崔本亮,张 雷 来源：《现代电子技术》2009年第20期
摘 要:设计一种实用的八位的竞赛抢答器,为学习电子的人提供一种电路的分析和设计方法,采用了电路系统的分析方法对实用电子技术电路进行分析和设计,最终得出一种创新的应用型电路。
关键词:电子;电路分析;抢答器;555定时器 中图分类号:TN710;TP368.1 文献标识码:B 文章编号:1004-373X(2009)20-198-02 Analysis and Design of Eight-bit SPC-QL Electronic Circuit CUI Benliang,ZHANG Lei (Physics and Electronic Engineering College,Nanyang Normal University,Nanyang,473061,China)
Abstract:A kind of pratical eight-bit contesting SPC-QL is designed,it provides analysis and design methods for the people who study electron.The pratical electronic circuit is designed by using the analysis of circuit system,an innovation of applied circuit is given.
Keywords:electronics;analysis of electric circuit;SPC-QL;555 timer 0 引 言 数字技术是当前发展最快的学科之一,数字逻辑器件已从20世纪60年代的小规模集成电路(SSI)发展到目前的中、大规模集成电路(MSI,LSI)及超大规模集成电(VLSI)。相应地,数字逻辑电路的设计方法在不断的演变和发展,由原来单一的硬件逻辑设计发展成三个分支,即硬件逻辑设计(中、小规模集成器件)、软件逻辑设计(软件组装的LSI和VSI,如微处理器、单片机等)及兼有二者优点的专用集成电路(ASIC)设计。
目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机、自动控制、电子测量仪表、电视、雷达、通信等各个领域。例如在现代测量技术中,数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高,功能高,而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展,尤其是中,大规模和超大规模集成电路的发展,数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门,并将产生越来越深刻的影响。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 抢答器主要用于选手做抢答题时,选手进行抢答,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 原理分析 (1) 抢答器同时供八名选手或八个代表队比赛,分别用八个按钮S0~S7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。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
(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 s)。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 s左右。
(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。
(6)如果定时时间已到,无人抢答,该次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
2 设计原理与参考电路 (1) 图1为数字抢答器为总体方框图。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1 原理图 (2)参考电路如图2所示。电路包括编码器74LS148,以及S0~S7八位二进制BCD码编码开关,4个74LS279的RS触发器作存储电路和74LS48译码器及显示电路。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。工作过程为:开关S置于“清除”端时,RS触发器的清零端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148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,Q1=1,74LS48处于工作状态,Q4Q3Q2=101,经译码显示为“5”。此外,Q1=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由于仍为Q1=1,使 Q1=1,所以74LS148仍处于禁止状态,确保龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 不会出两次按键时输入信号,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。
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3所示(电路包括555定时器,两块74LS192存储器,两块74LS48显示译码器)。
图2 电路图 图3 定时电路 (3) 报警电路。 由555定时器和三极管构成的报警电路(包括555定时器构成的多偕振荡器和三极管功率放大器及扬声器组成)如图4所示。其中555构成多谐振荡器,振荡频率f0=1.43/[(R1+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。
(4) 时序控制电路(包括定时信号产生电路与门G1、与非门G2和一个74LS18)。时序控制电路是抢答器设计的关键,它主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。 根据上面的功能要求以及图4所示电路,设计的时序控制电路如图 5所示。图5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5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3中的74LS279的输出Q1=0,经G2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的输出为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,Q1=1,经G2反相,A=0,封锁 CP信号,定时器处于保持工作状态;同时,门G2的输出等于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,G2=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。
图4 报警电路 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 图5 时序电路 (5) 整机电路设计。 经过以上各单元的设计,可以得到定时抢答器的整体电路。如图6所示: 图6 整体电路框图 3 实验调试 (1) 组装调试抢答器电路; (2) 设计可预置时间的定时电路,并进行组装和调试。当输入1 Hz的时钟脉冲信号时,要求电路能进行
减计时,当减计时到零时,能输出低电平有效的定时时间到信号; (3) 组装调试报警电路; (4) 完成定时抢答器的联调,注意各部分电路之间的时序配合关系。 然后检查电路各部分的功能,使其满足设计要求。 4 结 语 通过实验和测试,抢答器达到了设计要求,且具有电路设计简单经济,所有元件比较常见,很适合电子技术的设计实验。对电子技术综合知识的教学运用有一定帮助。
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