多路智能竞赛抢答器设计 数字电路课程设计
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多路智力抢答器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解多路智力抢答器的基本工作原理,掌握相关电子元件的功能和连接方式。
2. 学生能描述抢答器中涉及的数字电路知识,包括触发器、计数器等。
3. 学生了解多路智力抢答器的应用场景,并能结合实际需求进行设计和改进。
技能目标:1. 学生能独立完成多路智力抢答器的搭建,提高动手实践能力。
2. 学生能通过编程实现对抢答器的控制,培养编程思维和问题解决能力。
3. 学生能运用所学知识,对多路智力抢答器进行故障排查和维修。
情感态度价值观目标:1. 学生在课程学习中,培养团队协作精神和竞争意识,提高沟通与表达能力。
2. 学生通过实践操作,体会科技带来的乐趣,激发对电子技术的兴趣和热情。
3. 学生认识到科技发展对社会进步的重要性,增强创新意识和责任感。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,结合理论知识与动手操作,提高学生的综合运用能力。
学生特点:六年级学生,具备一定的电子技术基础,好奇心强,喜欢动手实践,但注意力容易分散。
教学要求:注重理论与实践相结合,引导学生主动参与,提高学生的动手能力和创新能力。
通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际项目中,培养解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面:1. 电子元件及工作原理:- 学习常用电子元件如电阻、电容、二极管、三极管等的功能和特点。
- 探究触发器、计数器等数字电路的工作原理及其在抢答器中的应用。
2. 多路智力抢答器设计与搭建:- 分析多路智力抢答器的电路图,理解各部分电路的功能及相互关系。
- 学习电路搭建方法,动手搭建多路智力抢答器,并进行调试与优化。
3. 编程与控制:- 学习抢答器控制程序的设计与编写,掌握基本编程语句和逻辑结构。
- 结合实际需求,对抢答器程序进行修改和优化,实现功能扩展。
教学大纲安排:1. 电子元件及工作原理(1课时)2. 多路智力抢答器设计与搭建(2课时)3. 编程与控制(2课时)教材章节及内容:- 第四章:数字电路基础,涉及触发器、计数器等知识点。
多路智力抢答器课程设计一、选题的意义在现代社会生活中,智力竞赛作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。
而在竞赛中往往分为几组参加,这时针对主持人提出的问题,各组一般要进行必答和抢答,对必答一般有时间限制,到时有声响提示;对于抢答,要判定哪组先按键,为了公正,这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。
抢答器是竞赛问答中一种常用的必备装置,从原理上讲,它是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
抢答器的发展也是比较快的,从一开始的光具有抢答锁定功能的一个电路,到现在的具有倒计时、定时、自动(或手动)复位、报警(即声响提示,有的以音乐的方式来体现)、屏幕显示、按键发光等多种功能的技术合并,这就可以说明其多种功用及发展的快速。
当今智力竞赛抢答器、有锁定功能抢答器、多功能智力抢答器……可以说是多不胜数。
抢答器适用于各类知识竞赛、文娱综艺节目,尤其是在电视上的各种知识竞赛,除了可以把各抢答组号、违例组号、抢答规定时限、答题时间倒计时/正计时在仪器面板上显示外,还可外接大屏幕显示屏显示给赛场与观众,活跃现场气氛,便于监督,公平竞争。
二、总体方案1设计目的(1)熟悉集成电路的引脚安排。
(2)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
(3)了解面包板结构及其接线方法。
(4)了解数字抢答器的组成及工作原理。
(5)熟悉数字抢答器的设计与制作。
2 设计要求:a 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。
b 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。
c 抢答器具有锁存与显示功能。
d 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)。
e 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。
3 定时抢答器的总体框图如图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。
多路智能竞赛抢答器设计课程设计任务书学生姓名:专业班级: _指导教师:工作单位: ____题目: 多路智能竞赛抢答器设计初始条件:74LS148、74LS279、74LS48、74LS192、NE555、74LS00、发光二极管、共阴极显示器、74LS121。
要求完成的主要任务(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)功能要求:设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手参加比赛,并具有定时抢答功能。
设计步骤与要求:①拟定定时抢答器的组成框图。
②设计并安装各单元电路,要求布线整齐美观,便于级联与调试。
③测试定时抢答器的逻辑功能,以满足设计功能要求。
④画出定时抢答器的整机逻辑电路图。
⑤写出设计性实验报告。
时间安排:第17周(7、8节):理论讲解,新1-02第18~19周:理论设计及实验室安装调试;地点:鉴主15通信工程实验室(1),鉴主13通信工程专业实验室;第20周:撰写设计报告及答辩;地点:鉴主17楼研究室。
指导教师签名: 2010年 7月 2日系主任(或责任教师)签名: 2010年7 月 2日目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................................................... I I Keywords: Responder circuit; timing circuits; alarm circuit................................................................................ I I 引言. (1)1 设计详细任务与要求 (1)1.1基本功能 (1)1.2扩展功能 (2)2方案设计与论证 (2)3设计方案简述 (3)4 单元电路设计 (5)4.1 抢答电路设计 (5)4.1.1 七段数码显示74LS48 (6)4.1.2 TTL集成RS触发器74LS279功能介绍 (7)4.1.3 74LS148优先编码器功能 (8)4.2定时电路的设计 (9)4.2.1子电路设计 (9)4.3 报警电路的设计 (12)4.3.1主要功能 (12)4.3.2 电路原理图 (13)4.4时序控制电路设计 (14)4.4.1 74LS121功能管脚图 (15)5 多路智能竞赛抢答器设计总结 (16)参考文献 (17)附录 (18)摘要数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
四人智力竞赛抢答器课程设计报告一、设计题目题目: 四人智力竞赛抢答器二、设计任务和规定1)设计任务设计一台可供4名选手参加比赛智力竞赛抢答器。
用数字显示抢答倒计时间, 由“9”倒计到“0”时, 无人抢答, 蜂鸣器持续响1秒。
选手抢答时, 数码显示选手组号, 同步蜂鸣器响1秒, 倒计时停止。
2)设计规定(1)4名选手编号为: 1, 2, 3, 4。
各有一种抢答按钮, 按钮编号与选手编号相应, 也分别为1, 2, 3, 4。
(2)给主持人设立一种控制按钮, 用来控制系统清零(抢答显示数码管灭灯)和抢答开始。
(3)抢答器具备数据锁存和显示功能。
抢答开始后, 若有选手按动抢答按钮, 该选手编号及时锁存, 并在抢答显示屏上显示该编号, 同步扬声器给出音响提示, 封锁输入编码电路, 禁止其她选手抢答。
抢答选手编号始终保持到主持人将系统清零为止。
(4)抢答器具备定期(9秒)抢答功能。
当主持人按下开始按钮后, 定期器开始倒计时, 定期显示屏显示倒计时间, 若无人抢答, 倒计时结束时, 扬声器响, 音响持续1秒。
参赛选手在设定期间(9秒)内抢答有效, 抢答成功, 扬声器响, 音响持续1秒, 同步定期器停止倒计时, 抢答显示屏上显示选手编号, 定期显示屏上显示剩余抢答时间, 并保持到主持人将系统清零为止。
(5)如果抢答定期已到, 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1秒), 并封锁输入编码电路, 禁止选手超时后抢答, 时间显示屏显示0。
(6)可用石英晶体振荡器或者555定期器产生频率为1Hz脉冲信号, 作为定期计数器CP 信号。
三、原理电路设计:1.方案比较;方案一:抢答电路: 使用74ls175作为锁存电路, 当有人抢答时, 运用锁存器输出信号号将时钟脉冲置零, 74ls175及时被锁存, 同步蜂鸣器鸣叫1s, 这时抢答无效, 使用74ls148作为编码器, 对输入型号进行编码, 输出4位BCD码, 再将这四位BCD码输入共阴数码管里显示出抢答者编号。
多路竞赛抢答器电路的设计一.设计指标和设计要求1.设计任务:用中规模集成电路设计一个多路竞赛抢答器电路。
2.设计要求:多路竞赛抢答器电路要有八个抢答功能,若任意一组抢答成功,则显示该组号并伴有音乐提示,其它组被封锁,不能抢答,直到裁判宣布重新开始抢答时,各组才可以进行下一轮抢答。
二.总体设计方案12.电路原理图多路竞赛抢答器电路图三.单元电路分析1.时序控制电路时序控制电路图当按下主持人开关,输入低电平,经R-S触发器输出Qn同时,4Q输入由74LS279输出的信号同时送入与非门,再由与门输出送入ST,从而控制74LS148的导通。
实现了时序控制功能。
2. 声控电路当4Q 端得到高电平,音乐片工作,同时,晶体管导通,扬声器发出声响。
当4Q 端为低电平时,音乐片停止工作。
V cc&1QQR S1主持人控制开关ST4Qa b c d e f gA B C DLT BI/RBO RBI1234567910111213141574LS483. 74LS4874LS48译码器驱动器输出是高电平有效,所以配接的数码管必须采用共阴极接法。
当某一字段接高电平发光。
使用每个管要串联限流电阻,共阴极接地,七个阳极a ~g 有相应的BCD 七段译码器来驱动。
74LS48的功能表4. 74LS27974LS279由四个R -S 锁存器,其主要电路特性是有两个位置(SA ,SB )。
当S 为低电平,R 为高电平时,输出端(Q )为高电平。
当S 为高电平,R 为低电平时,Q 为低电平。
当S 和R 均为高电平时,Q 被锁在已建立的电平。
当S 和R 均为低电平时,Q 为稳定的高电平状态。
对SA 和SB,S 的低电平表示只要有一个为低电平,S 的高电平表示SA 和SB 均为高电平。
封装:采用DIP -16封装I I I I I I I 01234567Y Y Y Y Y IST012EXS C C V GN D1234567891011121314151674LS279替换型号:CT54LS279/ST74LS279. SN54LS279/SN74LS279 引脚功能定义:1Q ~4Q :输出端。
数字电子技术实习报告(四人智力竞赛抢答器电路的设计)一、设计目的1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
二、设计任务与要求1.设计任务设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
选手时,数码管显示选手组号,同时对应的LED灯亮。
2. 设计要求1)四名选手编号为:1,2,3,4。
各有一个抢答按钮,按钮的编号与选手的组号对应,也分别为1,2,3,4。
2)给主持人设计一个控制按钮,用来控制系统清零(抢答显示数码管灭灯)和抢答开始。
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,该选手编号立即被锁存,并在抢答器上显示该编号,同时LED灯给出灯光提示,封锁输入编码电路,禁止其他选手抢答。
抢答选手编号一直保持到主持人清零为止。
4)用555产生频率为1Hz的脉冲信号,作为定时计数器的CP信号。
三、四人智力竞赛抢答器的电路原理及设计方案一:1.四人智力竞赛抢答器的原理仿真图如下其工作原理为: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;主持人将开关置开始"状态,宣布"开始"抢答器工作。
选手按抢答按钮抢答时,信号通过D触发器锁存并输出到后级得CD4511BCD译码器和发光二极管;根据信号点亮发光二极管和数码管显示按钮的编号。
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。
2.单元电路的原理分析:1)抢答器电路其功能主要有74LS175D触发器和74LS20和74LS00完成。
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,;二是禁止其他选手按键操作无效。
工作过程:开关J2置于"清除"端时,74LS175D触发器的CLR端均为0,Q端均为0,Q=1,所以数码管显示0所有发光二管不亮;。
数字电子技术课程设计设计题目:十路智力竞猜抢答器课程设计题目:多路智力竞赛抢答器一、任务设计一个多路智力竞赛抢答器。
二、设计要求1、基本要求1)设计一个4路(1~4)智力竞赛抢答器,主持人可控制系统的清零和抢答的开始,控制电路可实现最快抢答选手按键抢答的判别和锁定功能,并禁止后续其他选手抢答。
2)抢答选手确定后给出音响提示和选手编号的显示,抢答选手的编号显示保持到系统被清零为止。
2、发挥部分1)扩展为10路(1~10)智力竞赛抢答器。
2)设计抢答最长时间(30秒)限制和倒计时显示。
三、系统框图设计四、系统各个方案选择与论证1)抢答按键的选择a.轻触开关:轻触开关速度快,符合实际。
b.自锁开关: 自锁开关在抢答时,不够方便,每次都要复位。
所以本设计采用轻触开关。
2)数码管驱动芯片的选择a.CD4511: 用于驱动共阴LED(数码管)显示器的BCD----七段码译码器,具有BCD转换、消隐、锁存控制、七段译码以及驱动功能的CMOS能提供较大的拉电流,能直接驱动LED显示器。
b.74LS48: 现在比较流行的七段译码器,但是没有所存功能。
本设计由于要使用微动开关,所以选择有锁存功能的CD4511。
3)计数器的选择:a.CD40192:是同步十进制可逆计数器,具有双时钟输入,并具有清除和置零功能。
其为CMOS类型,具有更加稳定的性能和较小的功耗。
但要求输入电流很小。
b.74LS192:功能和CD40192差不多,因为它为TTL型,所以运行速度较快,功耗较大。
能承受较大的输入电流。
本设计为了尽量不去考虑输入电流的大小对计数芯片的影响,所以采用74LS192计数器。
4)触发器的选择:经过分析,D触发器组成的电路能满足本设计电路的逻辑运算。
并且价格相对较便宜。
所以采用D触发器。
五、系统单元电路设计1)抢答电路设计抢答部分采用CD4511直接驱动数码管,CD4511的输出电流较大,所以在输出接300至500欧的限流电阻。
摘要在各种智力竞赛场合,抢答器是必不可少的最公正的用具。
通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的,主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况,再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。
电路由主体电路和扩展电路两部分组成,主体电路主要由74LS175,即4D触发器来构成抢答锁存器,由主持人来控制74LS175的清零端。
当清零端为高电平“1”时,选手开始抢答,最先按键的选手相应的LED发光二极管发光,并且扬声器发出声音,同时,由3个Q 及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。
扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路,并且在设计中加入了报警电路,以提示选手和观众。
经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误,可实现设计所要求功能。
关键词:三人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器目录1 设计任务及要求 (3)2 设定系统方案 (3)3单元电路设计、参数计算和器件选择 (4)3.1 抢答电路设计 (4)3.2 定时电路设计 (6)3.3报警电路设计 (9)4完整的电路图及电路的工作原理 (10)4.1完整电路图 (10)4.2 工作原理 (10)5 心得体会 (11)参考文献 (12)附录 (13)三人智力竞赛抢答器1 设计任务及要求(1)设计一个供三人参赛的抢答器,能准确分辨、记录第一个有效按下抢答键者,稍后的其他人按下开关则无效。
抢答器具有显示功能,即选手按动按钮,相应的LED发光二极管发光,同时扬声器发出声音。
(2)主持人没有宣布抢答开始时,抢答不起作用。
主持人宣布抢答开始时,按“开始”键,抢答开始,同时启动计时器计时;(3)计时器计时采用倒计数的方式,以加强现场气氛,增加紧迫感。
若预定时间内无人抢答,自动给出信号停止抢答,以免冷场。
倒计数定时器的时间可以随意预置;电路具有回答问题时间控制功能,要求回答时间小于等于100秒(显示为99到0),当达到限定时间时,发出声响以示警告。
第一章系统概述1.1课程设计内容和要求1.1.1课程设计内容设计一个可供多名参赛者使用的多路竞赛抢答器。
1)设计一个可容纳多名参赛者的竞赛抢答器,每组设计一个抢答按钮供参赛者使用。
2)电路应具有第一抢答信号的鉴别和显示功能。
在主持人清零发出抢答指令后,如果某名参赛者在第一时间按动抢答开关,则显示器显示出该名参赛者的组号。
3)电路应具备自锁功能。
在某组参赛者在第一时间抢答成功后,其他组参赛者的抢答无效。
1.1.2程设计要求1)多路抢答器可供多名参赛者使用。
2)每组参赛者拥有一个抢答按钮。
3)电路具有鉴别第一抢答信号的功能并将其显示。
4)电路应具有清零功能。
5)电路应具备自锁功能,当某一参赛者抢答成功后,其他信号将被封锁。
1.2课程设计目的通过此次试验,学会使用EWB软件,掌握设计数字逻辑电路的基本方法及步骤。
掌握了闩锁电路的基本原理,能够运用基本RS 触发器原理设计自锁电路。
掌握了编码器和七段显示器的使用等。
第二章课程设计原理2.1课程设计原理1)利用闩锁电路原理实现抢答电路鉴别第一抢答信号的功能。
利用4012四输入与非门将自身电路的输入信号与其他几路电路的输出信号进行与非,以实现闩锁功能。
2)利用8线-3线优先编码器,将最终的几路输出信号接入1-4输入端以实现最终显示结果时为1-4有效的组号,由于8线-3线优先编码器为低电平有效故将其它0,5,6,7不用的输入端接入高电平。
3)利用七段译码显示器将最终结果显示出来,由于七段译码显示器中为高电平有效,而8线-3线优先编码器中,最终的输出信号为低电平有效,故还需要利用非门将8线-3线优先编码器的输出转变为高电平有效并接入7段译码显示器中,将最终结果显示。
4)清零电路则应使电路按清零按钮后整个电路能恢复初始状态,由于将抢答电路输入段初始为高电平,在按抢答按钮后则变为低电平,即低电平为有效信号。
故清零后应将所有输入再次变为高低平而后可进行下一轮抢答。
因此利用逻辑非在按下清零按钮后将高低电平进行转换将电路转换为抢答前的状态。
课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目: 多路智能竞赛抢答器设计初始条件:优先编码器 74LS148RS锁存器 74LS279显示译码器 74LS47定时芯片 555计数器 74LS192 74LS90与门 74LS08或门 74LS32与非门 74LS00七段数码管、蜂鸣器、电容电阻若干要求完成的主要任务:1.基本功能①设计一个智力竞赛抢答器,可以同时供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、S1、S2、S3、S4、S5、S6、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功能。
抢答开始,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,同时扬声器给出音响提示。
此外要封存输入电路,禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到系统清零为止。
2.扩展功能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,档节目主持人按下“开始”按钮后,要求定时器立即倒计时,并在显示器上显示,同时扬声器发出短暂声响,声响持续0.5S左右。
②参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。
③如果定时抢答时间已到,去没有选手抢答,则本次抢答无效,系统短暂报警,并封存输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器上显示00。
时间安排:7.4:理论设计7.5~7.6:安装调试或仿真7.7:撰写报告7.9:答辩指导教师签名:2011年7月1日系主任签名: 2011年 7 月 1 日目录1.多路智能竞赛抢答器原理与设计............................ 错误!未定义书签。
1.1抢答器原理 (4)1.2总体方案设计 (4)1.3电路原理设计 (5)1.3.1 八路抢答电路设计 (5)1.3.2定时电路设计 (8)2. Multisim仿真与制作 (15)2.1抢答仿真 (15)2.2定时抢答仿真 (17)2.3仿真结果分析 (19)2.4总电路图 (20)3. 结与体会 (21)4.元件清单 (22)参考文献 (23)1.多路智能竞赛抢答器原理与设计1.1抢答器原理抢答器基本原理框图如下图1-1所示:图 1-1抢答者按下抢答按钮后,启动锁存电路,锁存最先抢答者抢答成功的状态,并阻止其他选手的抢答。
译码显示电路将抢答的结果译码显示出来。
清零按钮按下后,电路复位回初始状态后,可以进行下一轮的抢答。
1.2总体方案设计第一种方案:第一种方案流程图如下图1-2所示:图 1-2抢答按钮连接控制电路,抢答开始,有选手按下抢答按钮后,控制电路是锁存器锁存各个抢答路的电平高低,从而锁存了第一位抢答者的抢答信号,同时切断其他抢答者的抢答信号,阻止其他选手的抢答。
编码器将抢答结果译成二进制数送给下一级译码显示电路,译码显示电路显示抢答成功者的号码。
声响电路可以发出提醒声响,定时电路有定时抢答功能,并能显示倒计时的时间。
该方案满足设计的功能要求,但是用锁存器锁存抢答结果这一思路有缺陷,就是可能有两个选手抢答时间间隔很小,两路的抢答信号同时锁存了起来,导致编码器编码出错,下一级译码显示电路不能显示抢答结果。
第二种方案:第一种方案流程图如下图1-3所示:图1-3第二种方案的原理和第一种方案基本一样,只是在第一种方案上做了改进,在锁存器和抢答按钮之间增加了优先编码器,避免了多路的抢答信号同时被锁存,编码器编码出错,下一级译码显示电路不能显示抢答结果的情况。
综合两种方案,故选择第二种方案。
1.3电路原理设计1.3.1 八路抢答电路设计该部分用到的芯片有74LS47、74LS279、74LS148,其引脚图和逻辑图如下:74LS47的电路符号和引脚图如下图1-4:图1-4图1-574LS279的引脚图和逻辑图如下图1-6:74LS148的引脚图如下图1-7:图1-7图 1-6电路原理图如下图1-9:电路抢答部分选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。
该电路主要完成两个功能: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(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。
工作过程:开关S 置于“断开”时,RS 触发器的 R 端均置0,4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端引脚5电平为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,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS 锁存后,2Q2=1,BI/RBO =1,七段显示电路74LS48处于工作状态,DCBA=0101,经译码显示为“5”。
此外,2Q2=1,使74LS148 优先编码引脚5工作标志端EI =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2Q2=1,使优先编码工作标志端引脚5电平为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。
图1-8图1-91.3.2定时电路设计该部分用到的芯片除74LS47外、还用到74LS192、74LS90、LM555。
74LS192引脚图如下图1-10:图1-1074LS192的逻辑图如下图1-11:74LS90的引脚图和逻辑图如下图1-12:定时芯片LM555引脚图如下图1-13:图 1-13另外用到的或门芯片74LS32,或门芯片74LS08,或非门芯片74LS00引脚图如下:图 1-11图 1-12秒脉冲的产生电路如图1-17所示,由LM555构成的多谐振荡器构成。
脉冲频率计算:如右边电路图,R 15=10k , R 16=68k ,C 1=10uF , f=1/0.7×(10k+2×68k )×10×10-6≈1S 。
周期1S 的时钟脉冲经右图的U12A (74LS00)和U12D(74LS00)送到74LS192的4引脚(DOWN ),使74LS192减计数,达到倒计时的效果。
U12A (74LS00)或非门的另一个输入图1-14 74LS32引脚图图1-15 74LS08引脚图1-16 74LS00引脚()116157.01C R R f +=()1161527.0C R R T +=图 1-17端接秒十位74LS192的13引脚(BO)。
如果定时抢答时间已到而没有选手抢答,13引脚(BO)输出低电平,LM555的时钟脉冲不能通过U12A(74LS00),74LS192由于没有时钟脉冲输入,停止减计数,时间显示静止不动。
如果中途有选手抢答,U2B(74LS279)的13引脚(2Q2)输出高电平,经U12C(74LS00)反向成低电平0输入U12D(74LS00)的其中一端,使时钟脉冲不能通过U12D(74LS00),74LS192由于没有时钟脉冲输入,停止减计数,时间显示静止不动。
本设计增加了可设定定时长短的电路,由两片74LS90构成的加计数器,电路如下图1-18。
.图 1-18J10为清零按钮,按下后74LS90的R01、R02、R91、R92置低电平,两个74LS90清零。
J1为加时间按钮,按下后给U14(74LS90)的14引脚(INA)下降沿,计数加一。
此时支持人的S1处于停止状态,U19和U10的11引脚(LOAD)为低电平,QA~QD分别等于U13和U14的QA~QD,数码管显示的是正在设定的时间是多少。
S1拨到开始状态后,LOAD置高电平,U9和U10从开始前显示的时间开始倒计时。
S1再次拨到停止位时,时间复位到原来设定的时间数。
定时电路总的电路图如下图1-19所示:图 1-19该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。
两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。
74192的预置数由两个74LS90构成的计数器实现预置数,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。
按键弹起后,计数器开始减法计数工作,并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG 上,当有人抢答时,停止计数并显示此时的倒计时时间;如果没有人抢答,且倒计时时间到时,输出低电平到时序控制电路,控制报警电路报警,同时以后选手抢答无效。
声响电路如下图1-20所示,主要由单稳态触发器SN74121和蜂鸣器组成。
蜂鸣器接上电源就能发出声音,相比于使用扬声器而言,省去了音频振荡电路,使电路更加简单可靠。
其中R18=100K、C15=10uF,单稳态触发器触发后的暂态持续时间大约是0.5S,也就是蜂鸣器持续发出声响时间是0.5S。
SN74121引脚图和逻辑图如下图1-21:图 1-21SN74121的5引脚(B )接S1的一端,当S1拨向开始后,5引脚(B )电平变高电平,有一个上升沿,触发器触发,蜂鸣器发出声响。
U18A(74LS08)输出端接SN74121的3引脚(A1),输入端接U3(74LS148)的14引脚(GS ),抢答开始后,SN74121的5引脚(B ),4引脚(A2)为高电平,当有选手按下按钮后,U3(74LS148)的14引脚(GS )输出一个负脉冲,触发器触发,蜂鸣器发出声响。
与门U18A(74LS08)起到时延的作用,保证电路的时序的正确性,使电路能正常工作。
SN74121的4引脚(A2)接秒十位的74LS192的13引脚(BO ),没有选手抢答时,当定时抢答时间到时, SN74121的5引脚(B ),3引脚(A1)为高电平,秒十位的74LS192的13引脚(BO)输出低电平,使SN74121的4引脚(A2)有一个下降沿,触发器触发,蜂鸣器发出声响。
电路图中的DCD_BARGRAPH作用是仿真时能看到蜂鸣器两端电压的高低,用于辨别蜂鸣器是否发出声音。
抢答器用的是七段共阳的数码管,其原理图和引脚图如下图1-22:图 1-222 Multisim 仿真与制作2.1抢答仿真1.主持人开关S1置于停止位时,按下其中一个抢答按钮。
效果截图如下图2-1:可以看到支持人把S1停止位,选手抢答无效,数码管保持灭灯。
2.主持人开关S1置于开始位后,先按下其中一个抢答按钮J2,随后按下另外任一抢答按钮。