8路智力竞赛抢答器设计.docVIP

一、概述 电路选用优先编码器 74LS148 、锁存器 74LS373 、74LS48译码和一个7段数码管组成抢答显示电路；定时显示主要由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、和2个4段数码管即相关电路组成；由555定时器和三极管构成的报警电路。接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，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。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。 二、方案设计与论证 设计一个8路智力竞赛抢答器，具体设计要求如下： 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。 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。 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。 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，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 数字抢答器总体方框图如图2-1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关置“开始”状态，抢答器工作，定时器倒计时。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2-1 抢答器的原理框图 三、单元电路设计与分析 1．抢答器和显示电路 设计电路如图3-1所示。电路选用优先编码器 74LS148 、锁存器 74LS373 和74LS48译码器来完成。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置于清除端时，锁存器的LE端输入为“1”，停止工作。当开关S置于开始时，抢答器处于等待工作状态，74LS373的LE端为“0”，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），LE端变为“1”将数据锁存。在经过优先编码器和译码器将数据输入数码管显示。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3-1 抢答和显示电路图 2. 定时电路 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减法计数电路和2个4段数码管即相关电路组成。具体电路如图3-2所示。两块74LS192实现减法计数，然后显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。 当主持人拨到“开始”时，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在数码显示管上，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，且倒计时到“0”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。555的3端输出的脉冲的频率为 ，结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本，我们选择的电阻值为R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得 。 图3-2 定时电路图 3. 报警电路 由555定时器和三极管构成的报警电路如图3-3示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率 ＝1.43／［（RI＋2R2）C］R为时序控制电路输出的控制信号，当R为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。当选手抢答之后或时间到时，将会输入到R一个高电平，多谐振荡器工作，从而发出报警声。 图3-3 报警电路图 4. 时序控制电路 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： （1）主持人将控制开关拨到“开始”位置时，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。 （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。 总原理图及元器件清单 1．总原理图 图4-1 八路竞赛抢答器电路图 2．元器件清单 表4-1 元器件清单表 元件序号 型号 数量 备注 S1-S7 BUTTON 8 弹片开关 R1-R8 RES.IEEE 8 电阻 U1