多路智力竞赛抢答器的设计.doc

一、课程设计题目： 多路智力竞赛抢答器的设计 二、设计目的: 随着各种智力竞赛越来越多，在答题的过程中一般要分为必答和抢答两种。必答有时间的限制，到时间要警告。而抢答则要求参赛者做好充分的准备，等主持人说完题目，参赛者开始抢答，谁先按钮，就由这个参赛者答题，但是很难确认谁先按的，因此使用抢答器来完成这一功能是很有必要的。 本设计是一个可供八个人抢答的多路抢答器。可以显示优先抢者的序号，并同时有音响提示。并具有倒计时功能。当锁定时间到了的时候会有音响提示。当一次抢答完毕，可由主持人按复位键重新开始下一次抢答。 三、设计要求: 掌握抢答器的工作原理及其设计方法。 1.基本功能 （1）设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，按钮的编号和选手的编号相对应，分别是S0-S7。 （2）给节目主持人设计一个开关，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，要封存输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一致保持到主持人将系统清零为止。 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（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，声响持续时间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。 四、设计原理及其框图： 数字抢答器工作原理为：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。具体的说，就是当抢答按钮按下后，信号通过优先编码电路，从而封锁其它抢答通道信号，通过译码电路后由7段数码管显示。并且，优先编码电路受扩展电路中的定时信号控制，当倒计时为0，则锁上抢答电路，停止抢答。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。在扩展电路中，秒脉冲产生的电路通过定时电路控制抢答时间，并且，通过译码电路后由7段显示器显示。该显示采用的是倒计时显示，当倒计时结束后，则产生控制信号锁上抢答通路。同时，若有抢答信号，则锁上倒计时电路。时间显示在7段数码管上。 总体框图如下： 单元电路设计和所用的元器件的选择（包括器件的引脚结构图） 抢答电路 此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有数码显示 使用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS279 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，RS 触发器的 R、S 端均为0，4 个触发器输出置0，使74LS148 的优先编码工作标志端＝ 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，CTR=1,RBO =1, 七段显示电路74LS48 处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR ＝1，使74LS148 优先编码工作标志端＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开时，74LS148 的 此时由于仍为CTR＝1，使优先编码工作标志端＝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。只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。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。 抢答电路图 74LS148引脚图 74LS148真值表如下图： 输 入 输 出 1 X X X X X X X X 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 X X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 X X X X X X 0 1 0 0 1 0 1 0 X X X X X 0 1 1 0 1 0 0 1 0 X X X X 0 1 1 1 0 1 1 0 1