数字抢答器Word格式.docx
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数字抢答器Word格式.docx
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Startingthewarningcircuitwiththecontrolcircuitandhost'
sswitch,twotheabove-mentionedpartsmakeupthesubjectcircuit.Throughtimingcircuitanddeciphersecondsignalfunctionwhileoutputsandrealizescountingonthedisplayingthatpulseproducecircuit,formandexpandthecircuit.Throughconnectup,weld,debugfigurevieforansweringdevicetakeshapeafterthework.
Keyword:
Vieforansweringthecircuit
Timingcircuit
Warningcircuit
Timesequencecontrolling
二、实验部分
1)、设计任务与要求
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,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。
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。
2)、实验仪器设备:
1.数字实验箱。
2.集成电路74LS1481片,74LS2791片,74LS483片,74LS1922片,NE5552片,74LS001片,74LS1211片。
3.电阻510Ω2只,1KΩ9只,4.7kΩl只,5.1kΩl只,100kΩl只,10kΩ1只,15kΩ1只,68kΩl只。
4.电容0.1uF1只,10uf2只,100uf1只。
5.三极管3DG121只。
6.其它:
发光二极管2只,共阴极显示器3只
三、方案论证与比较:
与普通抢答器相比,本作品有以下几方面优势:
1、具有清零装置和抢答控制,可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。
2、具有定时功能,在30秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。
3、30秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。
四、总体设计思路:
(一)设计任务与要求:
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。
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)。
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。
(二)设计原理与参考电路
1.数字抢答器总体方框图
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“开始”状态,宣布"
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"
和"
状态开关。
五、多功能硬件与软件设计及其理论分析与计算:
各单元部分电路设计如下:
(1)抢答器电路
参考电路如图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"
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"
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“清除”然后再进行下一轮抢答。
74LS148为8线-3线优先编码器,表1为其功能表。
表1 74LS148的功能真值表
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3所示。
(3)报警电路
由555定时器和三极管构成的报警电路如图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。
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"
位置时,扬声器发声,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。
根据上面的功能要求以及图2,设计的时序控制电路如图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"
位置拨到"
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"
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。
六、EWB仿真图:
由于EWB中没有74LS121,并且没有可以代替的74LS221,故时序控制电路的仿真无法完成。
七、仪器:
发光二极管2只,共阴极显示器3只。
八、扩展功能:
1、可以设计声控装置,在主持人说开始时,系统自动完成清零并开始计时的功能。
2、在主持人读题的过程中,禁止抢答,可以在主持人控制的开关上另接一个与图2一样的电路,即可实现“违规者可见”的功能,即在主持人读题时如果有人违反比赛规定抢先按动按钮,显示器可以显示是哪个参赛队抢先,便于作出相应的处理。
九、参考文献:
1、《电子技术基础.数字部分(第四版)》
高等教育出版社2003年3月
主编:
康华光
2、《74系列芯片手册》
重庆大学出版社1999年9月主编:
李海
图11、1数字抢答器框图
图11、2数字抢答器电路
表10、1 74LS148的功能真值表
2)定时电路
图11、3可预置时间的定时电路
图11、4报警电路
图11、5时序控制电路
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