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数字抢答器设计

2009-3-20 09:37:00  4264
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<p><font face="Verdana">一、 设计任务与要求<br/>1. 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。<br/>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。<br/>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LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。<br/>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0.5秒左右。<br/>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。<br/>6. 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。</font></p>
<p><font face="Verdana">二、预习要求<br/>1.复习编码器、十进制加/减计数器的工作原理。<br/>2.设计可预置时间的定时电路。<br/>3.分析与设计时序控制电路。<br/>4. 画出定时抢答器的整机逻辑电路图</font></p>
<p><font face="Verdana">三、设计原理与参考电路<br/>1.数字抢答器总体方框图<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如图11、1所示为总体方框图。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?quot;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。<br/>&nbsp;</font></p>
<p><font face="Verdana">图11、1数字抢答器框图</font></p>
<p><font face="Verdana">2.单元电路设计<br/>&nbsp;&nbsp; (1) 抢答器电路<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 参考电路如图11、2所示。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:开关S置于"清除"端时,RS触发器的 端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的 =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,当有选手将键按下时(如按下S5),74LS148的输出 经RS锁存后,1Q=1, =1,74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为"5"。此外,1Q=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的 此时由于仍为1Q=1,使 =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?quot;清除"然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线-3线优先编码器,表11、1为其功能表。<br/>&nbsp;</font></p>
<p><font face="Verdana">图11、2 数字抢答器电路</font></p>
<p><font face="Verdana"> <br/>表10、1 74LS148的功能真值表<br/>&nbsp;<br/>(2)定时电路<br/>&nbsp;</font></p>
<p><font face="Verdana">图11、3 可预置时间的定时电路 </font></p>
<p><font face="Verdana"> 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11、3所示。<br/>(3)报警电路<br/>由555定时器和三极管构成的报警电路如图11、4所示。其中555构成多谐振荡器,振荡频率fo=1.43/[(RI+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。<br/>&nbsp;</font></p>
<p><font face="Verdana">图11、4 报警电路</font></p><font face="Verdana">
<p><br/>(4)时序控制电路<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 时序控制电路是抢答器设计的关键,它要完成以下三项功能:<br/>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。 <br/>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。<br/>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。<br/>&nbsp;</p>
<p>图 11、5 时序控制电路<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 根据上面的功能要求以及图 11、2,设计的时序控制电路如图 11、5所示。图中,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11、4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11、2中的74LS279的输出 1Q=0,经G3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 =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,1Q=1,经 G3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 =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, =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,其工作原理请读者自行分析。</p>
<p><br/>四、实验仪器设备</p>
<p>1. 数字实验箱。<br/>2. 集成电路74LS148 1片,74LS279 1片,74LS48 3片,74LS192 2片,NE555 2片,74LS00 1片,74LS121 1片。<br/>3. 电阻 510Ω 2只,1KΩ 9只,4.7kΩ l只,5.1kΩ l只,100kΩ l只,10kΩ 1只, 15kΩ 1只, 68kΩ l只。<br/>4. 电容 0.1uF 1只,10uf 2只,100uf 1只。<br/>5. 三极管 3DG12 1只。<br/>6. 其它:发光二极管2只,共阴极显示器3只。</p>
<p>五、实验内容及方法<br/>1.组装调试抢答器电路。<br/>2.设计可预置时间的定时电路,并进行组装和调试。当输人1Hz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。 <br/>3.组装调试报警电路。<br/>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。</p>
<p>六、实验报告<br/>1.画出定时抢答器的整机逻辑电路图,并说明其工作原理和工作过程。 2.说明实验中产生的故障现象及其解决办法。<br/>3.回答思考题。<br/>4.心得体会与建议。</p>
<p>七、思考题<br/>1.在数字抢答器中,如何将序号为0的组号,在七段显示器上改为显示8?<br/>2.在图 11、2中,74LS148的输人使能信号 为何要用1Q进行控制?如果改为主持人控制开关信号S和 相与去控制 ,会出现什么问题?<br/>3.定时抢答器的扩展功能还有哪些?举例说明,并设计电路。</p>
<p></font>&nbsp;</p>
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2009-3-20 09:37:00   评论 分享淘帖
11 个讨论
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2009-6-21 22:52:06 评论

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嘿嘿i<br/>
2009-12-16 17:39:56 评论

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而韦陀问题人
2010-1-10 11:45:37 评论

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<p>我正要做这个~</p>
2010-5-26 20:13:23 评论

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楼主&nbsp; 你好 我想问如果是要做四路抢答器,那74ls148多余的输入端要走怎么处理好呢?悬空么??
2010-11-11 08:19:11 评论

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74LS279的输入端多出来的那两个引脚该怎么接?
2011-5-24 11:01:33 评论

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顶顶顶顶
2012-5-23 22:48:50 评论

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学习学习,感谢分享
2012-6-20 18:38:43 评论

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看看了           
2014-3-7 13:48:26 评论

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<p>我正要做这个~</p>
2014-5-24 22:33:05 评论

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没有电路图文件啊
2018-10-23 13:48:49 评论

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