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智力竞赛抢答器
一、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。
2)设计要求
(1)4名选手编号为:1,2,3,4。而且各有一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号对应,也分别为1,2,3,4。
(2)给主持人设置一个控制按钮,用来控制系统清零(编码显示数码管灭灯)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,恰抢答器的数据立即锁存,并在编号显示器上显示该选手的编号,并且扬声器发出蜂鸣提示,同时封锁输入编码电路,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。当主持人按下开始按钮后,定时器开始倒计时,并用显示器显示倒计时间,同时扬声器发出蜂鸣,持续0.5s。参赛选手在预定时间内抢答,抢答有效,扬声器发出音响,音响持续0.5s,同时定时器停止倒计时,编号显示器上显示选手的编号,定时显示器上显示剩余抢答时间,并保持到主持人将系统清零为止。
(5)如果定时抢答定时已到,却没有选手抢答时,则本次抢答无效。系统扬声器报警(蜂鸣持续0.5s),并封锁输入编码电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器显示0。
二、总体框图
1.数字抢答器总体方框图优先判断编号锁存接通电源后,主持人将开关拨到清除状态,抢答器处于禁止状态,主持人将开关置开始状态选手在定时时间内抢答,当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示。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.开关该电路分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时显示禁止。:三态允许控制端为低电平正常逻辑状态当锁存允许端为高电平时,随数据D而变当为低电平时被锁存在已建立的数据电平。当开关置于开始时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将键按下时开关置于清除端时,触发器端,触发器输出置0使8线-3线优先编码,使之处于工作状态。编码该74LS148的端时,74LS148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。有再次抢答需由主持人将开关重新置清除后进行下一轮抢答。8线-3线优先编码
2)脉冲产生电路:
该单元电路由555定时器和电阻电容接合成多谐振荡器,产生所需要的脉冲。根据555多谐振荡器的频率计算公式:
可以求得1hz的电路电阻均取470k,电容取10uf。
脉冲产生电路如下:
3)倒计时显示电路:
该电路采用十进制同步减计数器74LS190,主持人宣布开始时,按下按钮,同时使计数器置数为“9”,并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示,到零时停止。
计数器74LS90的真值表如下:
输入 输出 LOAD’ CTEN’ U/D’ CLK’ A B C D QA QB QC QD 0 × × × a b c d a b c d 1 0 0 ↑ × × × × 加计数 1 0 1 ↑ × × × × 减计数 1 1 × × × × × × 保持 CLK时钟输入端(上升沿有效) CTEN计数控制端(低电平有效) A~D并行数据输入端 QA~QD 输出端 LOAD异步并行置入控制端(低电平有效 )
4)音响电路
该单元电路由555定时器和电阻电容接合成多谐振荡器,产生所需要的脉冲,然后接入蜂鸣器构成。音响电路如下:
五、总体设计电路图
1、由以上几个单元电路就构成了所需功能的完整电路图如下:
抢答电路:当锁存器74LS373有信号输入时,通过与门74LS21将信号反馈回锁存器74LS373的使能端ENG,此时74LS3737立即被锁存,同时蜂鸣器鸣叫1s,停止工作,这时抢答无效。同时将低电平信号反馈回74LS190的倒计时输入端,使其停止工作,保持剩余抢答时间。当倒计时为零时,通过或门74LS32将信号反馈回编码器74LS148的使能端ENG,此时编码器74LS148停止工作,禁止有选手超时抢答。停止倒计时,主持人通过单刀双置开关对锁存器74LS373和编码器74LS148的使能端的控制来清除锁存信号,从而使得抢答器继续工作。当无选手抢答时,倒计时直到倒计为零为止,此时到零点的信号反馈回编码器74LS148,使其停止工作,此时选手再抢答无效,只有当主持人清零后再置为开始状态,才可以继续抢答。然后使用74LS148作为编码器,对输入的型号进行编码,输出4位的BCD码,再将这四位的BCD码输入数码管显示出抢答者的编号。
主持人电路:采用计数器74LS190作为倒计时的芯片,当主持人按下按钮时,将74LS190的load输入端先置为高电平,将其置为1001,再通过开关,将load输入端置为低电平,使其开始倒计时。当主
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