具有定時(shí)功能的八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計(jì)
具有定時(shí)功能的八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計(jì),具有,擁有,具備,定時(shí),功能,路數(shù),搶答,設(shè)計(jì)
2019/11/28,東北大學(xué)信息學(xué)院,1,一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1．設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是K0、K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7。,數(shù)字式搶答器的設(shè)計(jì),2019/11/28,東北大學(xué)信息學(xué)院,2,2．給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零(編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答的開(kāi)始。 3．搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其它選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。,2019/11/28,東北大學(xué)信息學(xué)院,3,4．搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定(30秒)。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，要求定時(shí)器立即進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，并用顯示器進(jìn)行顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)時(shí)間0.5秒左右。 5．參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。,2019/11/28,東北大學(xué)信息學(xué)院,4,6．如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)進(jìn)行短暫的報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。,2019/11/28,東北大學(xué)信息學(xué)院,5,數(shù)字搶答器的總體框圖如圖8.34.1所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其它選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。,二、設(shè)計(jì)參考,2019/11/28,東北大學(xué)信息學(xué)院,6,搶答按鈕,優(yōu)先編碼電路,鎖存電路,譯碼電路,顯示電路,主持人開(kāi)關(guān),控制電路,報(bào)警電路,秒脈沖電路,定時(shí)電路,譯碼電路,顯示電路,,,,,,,,,,,,,,,,總體框圖,2019/11/28,東北大學(xué)信息學(xué)院,7,1.畫(huà)出數(shù)字搶答器的總體框圖及完整的邏輯電路圖，并說(shuō)明其設(shè)計(jì)原理及工作過(guò)程。 2.說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的故障現(xiàn)象及解決方法。 3.心得、體會(huì)和建議。,三、設(shè)計(jì)報(bào)告要求,數(shù)字式搶答器的設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求
1．設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號(hào)分別是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8。
2．給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零(編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答的開(kāi)始。
3．搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其它選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。
4．搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定(30秒)。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，要求定時(shí)器立即進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，并用顯示器進(jìn)行顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)時(shí)間0.5秒左右。
5．參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。
6．如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)進(jìn)行短暫的報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。
二、設(shè)計(jì)參考
數(shù)字搶答器的總體框圖如圖8.34.1所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其它選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。
三、設(shè)計(jì)報(bào)告要求
1.畫(huà)出數(shù)字搶答器的總體框圖及完整的邏輯電路圖，并說(shuō)明其設(shè)計(jì)原理及工作過(guò)程。
2.說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的故障現(xiàn)象及解決方法。
3.心得、體會(huì)和建議。
四、總體框圖
顯示電路
搶答按鈕
優(yōu)先編碼電路
鎖存電路
譯碼電路
主持人開(kāi)關(guān)
控制電路
報(bào)警電路
秒脈沖電路
定時(shí)電路
譯碼電路
顯示電路
五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
１、各芯片的工作原理及電路圖。
(1) 74LS373鎖存器
74LS373與單刀雙擲開(kāi)關(guān)相連作為8位選手的搶答鎖存開(kāi)關(guān)，它的4腳、7腳、8腳、13腳、14腳、17腳、18腳、3腳分別連接單刀雙擲開(kāi)關(guān)J1---J8。單刀雙擲開(kāi)關(guān)的雙擲的兩個(gè)端腳分別接5V和0V高低電平。
1腳OE為 三態(tài)允許控制端（低電平有效）。當(dāng)三態(tài)允許控制端OE 為低電平時(shí)，1Q~8Q為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng)OE 為高電平時(shí)，1Q~8Q 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。本實(shí)驗(yàn)中1腳接地為低電平。
11腳作為鎖存允許端與74LS76的15腳相連，74LS76的15腳輸出電平的高低變化控制74LS373的導(dǎo)通與鎖存。具體控制過(guò)程為11腳為高電平時(shí)，整個(gè)芯片呈“透明”狀態(tài)，即輸出端的電位隨輸入端的變化而變化；當(dāng)11腳為低電平時(shí)，輸出的信號(hào)被鎖存， 不再受輸入端的影響。
20腳接高電平5V，1腳和10腳接地。2腳、5腳、6腳、9腳、12腳、15腳、16腳、19腳分別與74LS148的4腳、3腳、2腳、1腳、13腳、12腳、11腳、10腳相連。
其芯片的連接圖如下：
搶答開(kāi)關(guān)
接74LS76的15腳
接74LS148
圖1 74LS373電路連接圖
(2) 74LS148優(yōu)先譯碼器
74LS148優(yōu)先編碼器，作用是將74LS373輸出的電信號(hào)編碼。
其4腳、3腳、2腳、1腳、13腳、12腳、11腳、10腳與74LS 373的輸出端2腳、5腳、6腳、9腳、12腳、15腳、16腳、19腳分別相連。
6腳、7腳、9腳分別與CD4511的2腳、1腳、7腳相連。
14腳連接74LS76的1腳和6腳，15腳接CD4511的4腳。作用為74LS148不譯碼時(shí)，14腳為高電平；譯碼時(shí)，14腳為低電平。通過(guò)兩種狀態(tài)電平變化產(chǎn)生的高低脈沖來(lái)控制74LS76。當(dāng)74LS148輸入端全為高電平，15腳為低電平，譯碼時(shí)為高電平，從而控制CD4511。
5腳、8腳接地，16腳接高電平。
74LS148的真值表和連接電路圖如下：
輸 入
輸 出
Is
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
A2 A1 A0
E S
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
× × × × × × × ×
1 1 1 1 1 1 1 1
× × × × × × × 0
× × × × × × 0 1
× × × × × 0 1 1
× × × × 0 1 1 1
× × × 0 1 1 1 1
× × 0 1 1 1 1 1
× 0 1 1 1 1 1 1
0 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1
1 1 1
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
1 1
1 0
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
74LS148真值表
接CD4511
接74LS373
接74LS76
圖2 74LS148電路連接圖
(3) CD4511數(shù)碼顯示器驅(qū)動(dòng)器
CD4511是BCD碼鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，利用該器件的7段碼a、b、c、d、e、f、g可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管LED（共陰極）。電路的A、B、C、D為二—十進(jìn)制BCD碼（4位）輸入端，a、b、c、d、e、f、g為7段譯碼輸出端。余下的引腳LT、BI，和LE為控制端，其中3腳為燈測(cè)試端LT，功能是LT=1時(shí)，不影響數(shù)碼管LED顯示；LT=0時(shí)，筆段a~g全發(fā)光，顯示8，以檢測(cè)數(shù)碼管的好壞，同時(shí)A、B、C和D輸入無(wú)效。4腳為消隱控制端BI，功能是BI=1時(shí)，不影響數(shù)碼管LED工作，BI=0時(shí)，其筆段碼全關(guān)斷（呈高阻態(tài)），數(shù)碼管不顯示。5腳LE為啟動(dòng)控制端，功能是LE=0時(shí)，允許向A、B、C、D端送數(shù)，LE=1時(shí)，筆段碼鎖存。
根據(jù)其功能，3腳接5V高電平。因?yàn)槠漭斎攵藶槎?--十進(jìn)制BCD碼4位輸入，而74LS148為8線3線編碼器，即輸出端為3位，因此7腳、1腳、2腳分別接74LS148的9腳、7腳和6腳。CD4511的6腳與74LS373的2腳經(jīng)過(guò)與非門后的輸出端相連，這樣才能輸出7以上的數(shù)字。
13腳、12腳、11腳、10腳、9腳、15腳、14腳分別與7腳的共陰極數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g相連。
其連接電路圖如下：
74LS148
圖3 CD4511電路連接圖
(4) 74LS76即單刀雙擲開(kāi)關(guān)組成復(fù)位開(kāi)關(guān)
本實(shí)驗(yàn)中用到了兩個(gè)74LS76觸發(fā)器，它在電路中與一單刀雙擲開(kāi)關(guān)J9相連構(gòu)成復(fù)位開(kāi)關(guān)。
74LS76為可復(fù)位性JK觸發(fā)器， 2腳（A）或7腳（B）為置位端，當(dāng)為低電平時(shí)，輸出端15腳（A）或11腳（B）輸出高電平；3腳（A）或8腳（B）為清零端，低電平有效。1腳（A）或6腳（B）為CK,下將沿有效。
74LS76的2腳（A）和8腳（B）連接一單刀雙擲開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的兩個(gè)擲端分別接高低電平。開(kāi)始前，開(kāi)關(guān)打到高電平。1腳和6腳與74LS148的14腳相連。15腳連接74LS373的11腳鎖存允許端。11腳連接紅色信號(hào)燈。4腳為低電平，16腳為高電平。12腳連接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的3腳輸出端。9腳與74LS00與非門輸出端相連，其輸入端都與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端3腳相連。
工作原理如下：
① 、對(duì)LED數(shù)碼管的復(fù)位.。
復(fù)位前，開(kāi)關(guān)J9與高電平相連。輸出端15腳輸出高電平，它連接到74LS373的11腳。因此74LS373呈“透明”狀態(tài)，即輸出端的電位與輸入端相同，全為高電平。所以74LS148的輸入端即也全為高電平，這樣使得74LS148的15腳輸出低電平。由于74LS148的15腳于CD4511的4腳BI端相連，使得BI端也為低電平，所以LED數(shù)碼顯示器不顯示。
有選手搶答后，由于74LS148開(kāi)始編碼，使其14腳電平的變化，使74LS76接收到脈沖。根據(jù)JK觸發(fā)器輸出方程Q= JQn+KQn（此時(shí)4腳為低電平，16腳為高電平），因此15腳輸出低電平。即74LS373接收到低電平而轉(zhuǎn)變?yōu)殒i存狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)選手?jǐn)?shù)據(jù)的鎖存。
當(dāng)選手完成搶答后，LED數(shù)碼顯示器上又被鎖存的搶答選手的號(hào)碼，（被鎖存是由于74LS148的14腳電平的變化給74LS76的CP段一個(gè)脈沖，使得74LS76的輸出端15腳為低電平，選手的號(hào)碼從而被鎖存）這時(shí)使用復(fù)位開(kāi)關(guān)，即將開(kāi)關(guān)有高電平打到低電平在打回高電平。由于開(kāi)關(guān)與74LS76的2腳相連，所以其15腳輸出電平變?yōu)楦唠娖?，?4LS373的11腳接收到高電平，使74LS373再次呈現(xiàn)透明狀態(tài)，即解除了對(duì)選手號(hào)碼的鎖存，也使CD4511的BI端為低電平，LED數(shù)碼顯示器不再顯示，從而達(dá)到了對(duì)LED數(shù)碼顯示器復(fù)位的目的。
②、對(duì)信號(hào)燈和警報(bào)器的復(fù)位。
I、在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答后的復(fù)位（綠色信號(hào)燈亮，警報(bào)器報(bào)警）。
在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)搶答，定時(shí)器（多諧振蕩器）的輸出端3腳輸出高電平。同時(shí)74LS148開(kāi)始編碼，使其15腳輸出高電平。定時(shí)器的3腳和74LS148的15腳經(jīng)一與門同時(shí)與一或門和綠色信號(hào)燈連接。因此綠色信號(hào)燈亮，而該或門同時(shí)輸出高電平，連接到報(bào)警器上，使報(bào)警器報(bào)警。
選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答完畢后，綠色信號(hào)燈亮，同時(shí)警報(bào)器報(bào)警。這時(shí)使用復(fù)位開(kāi)關(guān)，即將開(kāi)關(guān)由高電平打到低電平在打回高電平。74LS76的15腳輸出高電平，即74LS373的11腳接收到高電平，使74LS373再次呈現(xiàn)透明狀態(tài)，從而使74LS148的輸入端全為高電平，因此其15腳邊為低電平，這使得與定時(shí)器相連接的與門輸出為低電平，從而綠色信號(hào)燈熄滅；或門74LS32輸出低電平，警報(bào)器停止報(bào)警。這樣就實(shí)現(xiàn)了在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答對(duì)信號(hào)燈和警報(bào)器的復(fù)位。
II、在非規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答后的復(fù)位（紅色信號(hào)燈亮，警報(bào)器報(bào)警）。
i、在記時(shí)開(kāi)始前搶答犯規(guī)導(dǎo)致的紅色信號(hào)燈亮。
在計(jì)時(shí)開(kāi)始前，定時(shí)器（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）3腳輸出低電平，所以74LS76的12腳K端為低電平，9腳J端為高電平。此時(shí)信號(hào)燈全部熄滅。
若此時(shí)有選手先摁搶答開(kāi)關(guān)，則74LS148開(kāi)始編碼，其14腳變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生脈沖，15腳邊為高電平。從而74LS76的CK端接收到脈沖，這樣使得輸出端11腳輸出高電平，紅色信號(hào)燈亮起，警報(bào)器報(bào)警。
ii、在記時(shí)停止后搶答犯規(guī)導(dǎo)致的紅色信號(hào)燈亮。
在計(jì)時(shí)停止后，定時(shí)器（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）3腳輸出又變?yōu)榈碗娖剑舸藭r(shí)有選手先摁搶答開(kāi)關(guān)，則將重復(fù)上訴過(guò)程而導(dǎo)致紅色信號(hào)燈亮起，警報(bào)器報(bào)警。
這時(shí)使用復(fù)位開(kāi)關(guān)對(duì)紅色信號(hào)燈和報(bào)警器復(fù)位。使用復(fù)位開(kāi)關(guān)（將開(kāi)關(guān)由高電平打到低電平在打回高電平），因與8腳相連，這使得JK觸發(fā)器的11腳輸出低電平，紅色信號(hào)燈熄滅，警報(bào)器同時(shí)停止報(bào)警。
74LS76及單刀雙擲開(kāi)關(guān)構(gòu)成的電路圖如下：
復(fù)位開(kāi)關(guān)
連接到警報(bào)器
定 時(shí) 器 的 輸 出 端
復(fù)位開(kāi)關(guān)
綠色信號(hào)燈
紅色信號(hào)燈
74LS148的15腳
圖4 復(fù)位開(kāi)關(guān)電路圖
(5)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（定時(shí)開(kāi)關(guān)）
由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和單刀雙擲開(kāi)關(guān)來(lái)作為本實(shí)驗(yàn)的定時(shí)器裝置。
555定時(shí)器個(gè)對(duì)應(yīng)管腳為：
GND-------1腳
TRIG------2腳
OUT-------3腳
RST--------4腳
CVOLT----5腳
THR-------6腳
DISC------7腳
VCC-------8腳
將單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2腳輸入端連接一單刀雙擲開(kāi)關(guān)，雙擲段分別接高低電平，用來(lái)提供脈沖。
計(jì)時(shí)之前，開(kāi)關(guān)在高電平端。此時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端3腳輸出低電平。計(jì)時(shí)開(kāi)始后（將開(kāi)關(guān)打向低電平后再打回高電平，即提供一個(gè)脈沖），觸發(fā)器輸出高電平。一段時(shí)間后，觸發(fā)器在自動(dòng)回到初始狀態(tài)，即輸出低電平，從而達(dá)到定時(shí)的效果。輸出高電平的時(shí)間可由電阻R2和C2來(lái)控制，為T=1.1RC。輸出端的黃色燈泡來(lái)顯示輸出電平。
定時(shí)器的電路連接圖如下：
黃色信號(hào)燈
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端3腳
圖5 定時(shí)器電路圖
(6)、警報(bào)器
警報(bào)器是由多諧振蕩器和BUZZER發(fā)生器組成。
現(xiàn)將555定時(shí)器連接成多諧振蕩器。其振蕩頻率可由電阻R1、R3和電容C3調(diào)節(jié)。f=1.43/(R1+2R3)C來(lái)計(jì)算。
將BUZZER發(fā)生器連接到多諧振蕩器的輸出端，構(gòu)成頻率可調(diào)的警報(bào)器。工作時(shí)，將BUZZER發(fā)生器和多諧振蕩器的頻率調(diào)節(jié)一致之后，便可以改變BUZZER發(fā)生器的報(bào)警頻率。
多諧振蕩器的4腳VCC端和或門74LS32的輸出端連接，當(dāng)其為高電平是，警報(bào)器報(bào)警。
警報(bào)器的電路間接圖如下：
連接或門的輸出端
圖6 警報(bào)器電路圖
(7)、74LS190構(gòu)成定時(shí)器顯示裝置。
74LS190連接成置數(shù)型倒計(jì)數(shù)器。74LS190的15腳、1腳、10腳和9角為4個(gè)2進(jìn)制BCD碼輸入端。3腳、2腳、6腳和7腳為2進(jìn)制BCD碼輸出端。
4腳CTEN為使能端，低電平有效。11腳為置數(shù)端，低電平有效，即開(kāi)始接收輸入端A、B、C、D的電平信號(hào)。5腳為計(jì)數(shù)選擇段，高電平呈倒計(jì)數(shù)狀態(tài)，低電平為正計(jì)數(shù)。
電路連接時(shí)，15腳和9腳連接高電平，1腳和10腳連接低電平，使輸入端為十進(jìn)制的九。輸出端經(jīng)過(guò)或門連接到11腳，既當(dāng)?shù)褂?jì)數(shù)為0時(shí)再次置數(shù)到9。
4腳的使能端是由定時(shí)器的輸出端來(lái)控制。定時(shí)器輸出端3腳經(jīng)過(guò)一非門與74LS190的使能端4腳相連。當(dāng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)后，其3腳輸出高電平，經(jīng)過(guò)非門轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，倒?jì)數(shù)器開(kāi)始工作。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)完畢后，3腳輸出為低電平，經(jīng)過(guò)非門后，轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑褂?jì)數(shù)器停止工作。
通過(guò)調(diào)節(jié)倒計(jì)數(shù)器的信號(hào)脈沖輸入頻率和計(jì)時(shí)起的計(jì)時(shí)時(shí)間來(lái)協(xié)調(diào)定時(shí)器和倒計(jì)數(shù)器工作時(shí)間一致。
由于電路設(shè)計(jì)空間有限，計(jì)時(shí)器的數(shù)碼顯示器的顯示時(shí)間只能用一個(gè)DCD_HEX來(lái)表示，因此顯示時(shí)間只能從9到0。
其電路連接圖如下：
連接計(jì)時(shí)器的輸出端
圖7 定時(shí)顯示器電路連接圖
２、整個(gè)電路的工作原理。
（1）、 電路的工作流程圖如下：
復(fù) 位
啟動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)
計(jì)時(shí)器開(kāi)關(guān)
74LS148不譯碼
CD4511的BI低電平
LED不顯示
74LS373透明
74LS148譯碼
CD4511的BI高電平
LED顯示選手
紅燈亮，報(bào)警
未啟動(dòng)
選 手 提 前 搶 答
CD4511的BI高電平
LED顯示選手
綠燈亮，報(bào)警
74LS148譯碼
啟動(dòng)
選 手 正 確 搶 答
啟動(dòng)
74LS148不譯碼
CD4511的BI低電平
LED不顯示
燈不亮，不報(bào)警
74LS148譯碼
CD4511的BI高電平
LED顯示選手
紅燈亮，報(bào)警
啟動(dòng)
選 手 超 時(shí) 搶 答
無(wú) 選 手 搶 答
圖8 整個(gè)電路的工作流程圖
（2）、電路工作過(guò)程如下：
電路在開(kāi)始工作前，須先啟動(dòng)一下復(fù)位開(kāi)關(guān)，來(lái)保證正常開(kāi)始工作。
啟動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)后，整個(gè)電路的狀態(tài)如下：74LS373的11腳接收的是高電平，因此74LS373呈“透明”狀態(tài)，即輸出端的電位與輸入端相同，全為高電平。所以74LS148的輸入端即也全為高電平，這樣使得74LS148的15腳輸出低電平。由于74LS148的15腳于CD4511的4腳BI端相連，使得BI端也為低電平，所以LED數(shù)碼顯示器不顯示。由于復(fù)位開(kāi)關(guān)與74LS76的2腳和8腳相連，因此，復(fù)位后，74LS76的11腳輸出低電平，紅色信號(hào)燈不亮，或門74LS32的一個(gè)輸入端同時(shí)為低電平。此時(shí)由于定時(shí)器并未開(kāi)始計(jì)時(shí)，其輸出端3腳為低電平。同時(shí)74LS148也未開(kāi)始譯碼，因此其15腳為低電平。所以74LS148的15腳和定時(shí)器的3腳與后仍然是低電平，綠色信號(hào)燈不亮，同時(shí)或門的另一個(gè)輸入端也為低電平，那么其輸出端便為低電平。而輸出端與警報(bào)器的4腳相連，所以警報(bào)器不報(bào)警。由于定時(shí)器的輸出端3腳輸出低電平，它還和計(jì)時(shí)顯示器的使能端通過(guò)一非門相連，這樣計(jì)時(shí)顯示器不工作。
按動(dòng)定時(shí)開(kāi)關(guān)之后，便可以允許選手搶答了。此時(shí)，整個(gè)電路的狀態(tài)如下：定時(shí)器開(kāi)始工作，即其輸出端3腳輸出高電平，但因與門的另一個(gè)輸入端74LS148的15腳仍未低電平，所以信號(hào)燈仍然不亮。而定時(shí)器的3腳通過(guò)非門與計(jì)時(shí)顯示器，計(jì)時(shí)顯示器的使能端位地電平，因此計(jì)時(shí)顯示器同時(shí)開(kāi)始工作。其他芯片狀態(tài)沒(méi)有變化，仍然同定時(shí)開(kāi)始前一致。
選手搶答：
I、正確搶答。
正確搶答即選手在計(jì)時(shí)開(kāi)始后時(shí)間結(jié)束前搶答。此時(shí)，LED數(shù)碼顯示器顯示選手號(hào)碼，同時(shí)綠色信號(hào)燈亮起，警報(bào)器報(bào)警。其電路狀態(tài)如下：當(dāng)有選手按動(dòng)搶答開(kāi)關(guān)后，由于74LS373仍然呈“透明”狀態(tài)，因此74LS148的輸入端不再全為高電平，即74LS148開(kāi)始譯碼。同時(shí)其15腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，CD4511便能根據(jù)其輸入端的點(diǎn)平信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼顯示器，使其顯示優(yōu)先搶答的選手的號(hào)碼。
由于74LS148開(kāi)始編碼，根據(jù)JK觸發(fā)器輸出方程Q= JQn+KQn（此時(shí)4腳為低電平，16腳為高電平），因此15腳輸出低電平。即74LS373接收到低電平而轉(zhuǎn)變?yōu)殒i存狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)選手?jǐn)?shù)據(jù)的鎖存。
在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)搶答，定時(shí)器（多諧振蕩器）的輸出端3腳輸出高電平。同時(shí)74LS148開(kāi)始編碼，使其15腳輸出高電平。定時(shí)器的3腳和74LS148的15腳經(jīng)一與門同時(shí)與一或門和綠色信號(hào)燈連接。因此綠色信號(hào)燈亮，而該或門同時(shí)輸出高電平，連接到報(bào)警器上，使報(bào)警器報(bào)警。
II、違規(guī)搶答。
i、提前搶答；
定時(shí)器開(kāi)始之前搶答，LED數(shù)碼顯示器顯示違規(guī)搶答的選手的號(hào)碼，紅色信號(hào)燈亮，警報(bào)器報(bào)警。
其電路狀態(tài)如下:：在計(jì)時(shí)開(kāi)始前，定時(shí)器（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）3腳輸出低電平，所以74LS76的12腳K端為低電平，9腳J端為高電平。此時(shí)信號(hào)燈全部熄滅。
若此時(shí)有選手先摁搶答開(kāi)關(guān)，則74LS148開(kāi)始編碼，其14腳變?yōu)榈碗娖剑a(chǎn)生脈沖，15腳邊為高電平。從而74LS76的CK端接收到脈沖，這樣使得輸出端11腳輸出高電平，紅色信號(hào)燈亮起，警報(bào)器報(bào)警。
同時(shí)74LS373仍然呈“透明”狀態(tài)，因此74LS148的輸入端不再全為高電平，即74LS148開(kāi)始譯碼。同時(shí)其15腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，CD4511便能根據(jù)其輸入端的點(diǎn)平信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼顯示器，使其顯示提前搶答的選手的號(hào)碼。
由于74LS148開(kāi)始編碼，根據(jù)JK觸發(fā)器輸出方程Q= JQn+KQn（此時(shí)4腳為低電平，16腳為高電平），因此15腳輸出低電平。即74LS373接收到低電平而轉(zhuǎn)變?yōu)殒i存狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)選手?jǐn)?shù)據(jù)的鎖存。
ii、超時(shí)搶答；
超時(shí)搶答是在定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束后搶答的。此時(shí)，LED顯示違規(guī)搶答的選手的號(hào)碼，紅色信號(hào)燈亮，警報(bào)器報(bào)警。
其電路狀態(tài)如下：在計(jì)時(shí)結(jié)束后，定時(shí)器（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）3腳輸出低電平，所以74LS76的12腳K端為低電平，9腳J端為高電平。此時(shí)沒(méi)有信號(hào)燈亮起。
若此時(shí)再有選手先摁搶答開(kāi)關(guān)，則74LS148開(kāi)始編碼，其14腳變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生脈沖，15腳邊為高電平。從而74LS76的CK端接收到脈沖，這樣使得輸出端11腳輸出高電平，紅色信號(hào)燈亮起，警報(bào)器報(bào)警。
同時(shí)74LS373仍然呈“透明”狀態(tài)，因此74LS148的輸入端不再全為高電平，即74LS148開(kāi)始譯碼。同時(shí)其15腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，CD4511便能根據(jù)其輸入端的點(diǎn)平信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼顯示器，使其顯示提前搶答的選手的號(hào)碼。
由于74LS148開(kāi)始編碼，根據(jù)JK觸發(fā)器輸出方程Q= JQn+KQn（此時(shí)4腳為低電平，16腳為高電平），因此15腳輸出低電平。即74LS373接收到低電平而轉(zhuǎn)變?yōu)殒i存狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)選手?jǐn)?shù)據(jù)的鎖存
六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)
1、總的來(lái)講，本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)相對(duì)龐大、復(fù)雜的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所用到的芯片種類數(shù)目都比較多，功能也比較復(fù)雜。
2、在連接實(shí)物電路的時(shí)候，需要一部分一部分的連接，然后驗(yàn)證其功能是否符合實(shí)驗(yàn)邏輯，然后再進(jìn)行其他部分的連接。這樣做能保證思路清晰，不至于在有問(wèn)題時(shí)“大海撈針”。
3、在連接仿真電路時(shí)，難免出現(xiàn)于邏輯電路不符的情況，因此可以單獨(dú)將此芯片所涉及的電路提出來(lái)單獨(dú)處理。
4、在計(jì)算機(jī)Multisum上作仿真連接時(shí)，與連接實(shí)物電路也有著很大的差別，一些點(diǎn)位，電阻都需要再次考慮。在實(shí)物連接時(shí)，可根據(jù)定時(shí)器的電阻，電容，多諧振蕩器的頻率來(lái)調(diào)節(jié)。
5、本實(shí)驗(yàn)仿真電路連接時(shí)，由于設(shè)計(jì)空間有限，需要合理安排各芯片的位置，從而使電路結(jié)構(gòu)更加清楚。
6、該實(shí)驗(yàn)所用芯片比較多，功能復(fù)雜。連接仿真電路時(shí)，用時(shí)較長(zhǎng)。因此頭腦要時(shí)刻保持清醒不亂，可以分組分批地處理。最好不要一次性結(jié)束。
7、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，使我對(duì)一些芯片的認(rèn)識(shí)更加透徹、全面。更熟練掌握了連接電路的方法。對(duì)Multisum也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。應(yīng)該講，收獲很多。
18
八路掃描式搶答器
無(wú)線遙控?fù)尨鹌?，它?個(gè)發(fā)射器和1個(gè)接收器組成，可用于8組或8組以下的智力競(jìng)賽中。比賽前，將參賽組從0至7編號(hào)，每組發(fā)給對(duì)應(yīng)的一個(gè)發(fā)射器。將接收器放于各組中央或前方。主持人按一下啟動(dòng)鍵后，搶答開(kāi)始。此后，哪一組最先按下發(fā)射器上的搶答鍵，接收器就立即顯示該組的組號(hào)并鎖定，同時(shí)發(fā)出3次清脆的“叮咚”聲。以后，按下任何一路搶答鍵均不起反映。只有主持人再次按動(dòng)啟動(dòng)鍵后，才能進(jìn)行下一次搶答。
電路工作原理：
(1)發(fā)射器電路
電路如圖143-1所示。由時(shí)基555電路組成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，其振蕩的頻率由
f=1.443/〔(R1+2R2)·C〕
決定。按下?lián)尨疰ISB，振蕩器通電起振，兩個(gè)發(fā)射管發(fā)出高頻紅外線信號(hào)。采用兩個(gè)紅外發(fā)射管是為了增大發(fā)射功率及發(fā)射光作用面積。本搶答器共需要8個(gè)獨(dú)立的發(fā)射器，發(fā)射頻率分別為10KHz、20KHz……80KHz，③腳輸出低電平時(shí)間與總時(shí)間比皆約為1∶15。各發(fā)射器的R1和R2取值不同。其發(fā)光二極管選用SE303A。
(2)接收器電路
電路如圖143-2所示。它由無(wú)選頻前置放大器、8路鎖相環(huán)音頻譯碼器、掃描檢測(cè)及顯示器和“叮咚”發(fā)聲器等組成。
圖143-1
IC1(741)與VT1(9013)等組成無(wú)選頻前置放大器。當(dāng)紅外接收管收到某一發(fā)射器發(fā)出的高頻紅外線信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)，送入IC1放大，然后經(jīng)VT1組成的射極跟隨器緩沖后，分8路輸出，分別送至后級(jí)的8路鎖相環(huán)音頻譯碼器的輸入端。采用4個(gè)紅外接收管的目的是為了使接收器能接收到從各個(gè)方向發(fā)射來(lái)的紅外線。
LM567為鎖相環(huán)音頻譯碼器。它的⑧、⑥腳上外接的電阻R6、RP和電容器C4決定了集成塊內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率，其中心頻率可由下式確定：
f=1/〔(R6+Rp)·C4〕
當(dāng)R6和C4取值一定時(shí)，改變RP就可改變f0。本接收器需要8路LM567組成的音頻譯碼器，其中心頻率f0分別為10KHz、20KHz……80KHz。與各發(fā)射器的發(fā)射頻率正好一一對(duì)應(yīng)。各路音頻譯碼器電路僅RP的取值不同。當(dāng)VT1送出的信號(hào)頻率與某一路LM567的中心頻率一致時(shí)，該LM567的⑧腳仍保持高電平。
IC3～I(xiàn)C7及LED共陰顯示屏等組成掃描檢測(cè)及顯示器。IC4為555組成的RS觸發(fā)器。當(dāng)其②腳電壓低于1/3Vcc時(shí)，③腳輸出高電平；當(dāng)其⑥腳電壓高于2/3Vcc時(shí)，③腳輸出低電平。IC3為8選1雙向模擬開(kāi)關(guān)，根據(jù)地址線C、B、A上的數(shù)據(jù)不同，其公共端③腳可分別與13、14……④腳接通。當(dāng)C、B、A上的地址碼為000(十進(jìn)制數(shù)0)時(shí)，③腳與13腳接通；當(dāng)?shù)刂反a為001(十進(jìn)數(shù)1)時(shí)，③腳與14腳接通……；當(dāng)?shù)刂反a為111(十進(jìn)數(shù)7)時(shí)，③腳與④腳接通。這樣，只要循環(huán)順序地改變地址碼，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)各路LM567輸出端的掃描。IC3的⑥腳為禁止端，當(dāng)其為高電平時(shí)，各路模擬開(kāi)關(guān)均不接通，③腳與13、14……④腳間呈高阻態(tài)。IC6由555構(gòu)成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，為IC5提供計(jì)數(shù)脈沖，IC5為可預(yù)置數(shù)的四位二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，本電路將其置為無(wú)預(yù)置加計(jì)數(shù)器狀態(tài)。當(dāng)其⑤腳為高電平時(shí)，禁止計(jì)數(shù)。只有當(dāng)⑤腳變低時(shí)，才開(kāi)始計(jì)數(shù)。每計(jì)下16個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器循環(huán)一次。這里只取用Q1、Q2、Q3作IC3的地址碼，所以每計(jì)下8個(gè)脈沖就能使IC3完成一次掃描。IC7為BCD-鎖存/7段譯碼器，當(dāng)其④腳為低電平時(shí)，為消隱狀態(tài)，當(dāng)④腳為高電平時(shí)，即將二進(jìn)制地址碼譯成十進(jìn)制數(shù)，在LED屏上顯示出來(lái)。
IC8、IC2等構(gòu)成“叮咚”聲電路。
(3)整個(gè)電路工作過(guò)程。
平時(shí)，接收器IC4的③腳為高電平，使IC3的各路模擬開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，IC5停止計(jì)數(shù)，這時(shí)按下任意一搶答鍵均無(wú)效。當(dāng)主持人按動(dòng)SB鍵宣布搶答開(kāi)始后，IC4的③腳變?yōu)榈碗娖剑琁C5開(kāi)始計(jì)數(shù)，IC3的禁止端也變?yōu)榈碗娖?，掃描電路開(kāi)始工作，IC7處于消隱狀態(tài)，不顯示掃描記數(shù)過(guò)程。當(dāng)無(wú)搶答鍵按下時(shí)，各路LM567輸出皆為高電平，無(wú)法使IC構(gòu)成的RS觸發(fā)器復(fù)位。當(dāng)某一搶答鍵被最先按下后，不妨設(shè)2號(hào)搶答鍵被最先按下，則中心頻率為30KHz的LM567輸出低電平，于是當(dāng)掃描至IC3的15腳(地址碼為010)時(shí)，IC4翻轉(zhuǎn)輸出高電平。這一高電平，一方面使IC3的各路模擬開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，這時(shí)按下任意一搶答鍵皆無(wú)效；另一方面，使IC5停止計(jì)數(shù)，使地址碼保持為010，同時(shí)顯示屏打開(kāi)，顯示十進(jìn)制數(shù)。另外，在IC4的③腳由低變高瞬間，C8被充電，R10上產(chǎn)生一正脈沖，觸發(fā)“叮咚”電路發(fā)聲。
圖143-2
由于IC6的振頻約為8KHz，故完成一次掃描需要1ms左右的時(shí)間，所以本電路能鑒別出千分之一秒的先后差別，足以滿足智力搶答賽要求。
制作與調(diào)試：
元件選擇可參考圖143-2。發(fā)射器可用干電池作電源，需要打孔把兩個(gè)發(fā)射管露出機(jī)殼。接收器可采用交流電源，應(yīng)使4個(gè)接收管能接收各個(gè)方向射來(lái)的紅外線信號(hào)。
調(diào)試比較簡(jiǎn)單，只需對(duì)各通道分別調(diào)試即可。方法是：對(duì)于某一發(fā)射器，先用示波器檢查其振頻是否與設(shè)計(jì)頻率一致，若相差太多，可改動(dòng)圖143-1中的R1或R2的阻值。然后調(diào)接收器上的對(duì)應(yīng)的電阻RP，使發(fā)射器控制的距離最遠(yuǎn)，一般可達(dá)10m左右。若要再提高控制距離，可提高發(fā)射功率，采用中功率紅外發(fā)射管。
具有定時(shí)功能的八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計(jì)
本文介紹了一種用74系列常用集成電路設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。主持人通過(guò)時(shí)間預(yù)設(shè)開(kāi)關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無(wú)效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。
關(guān)鍵詞:
八路, 搶答器, 設(shè)計(jì),定時(shí)，計(jì)時(shí)，報(bào)警
Abstract：
In this paper, the electric circuit and designing thought of an answering racer based on the common-used series of 74 IC with 8-wire is introduced, and its function is also described. The answering race’s function includes timing, counting, and alarming, besides the basic function of an answering racer. The host sets the provided time for the answering race through the time-setting switch, after this the system will count down the time automatically. If anybody answer the question on time, the counting of time will stop; If nobody answer the question on time, the alarm will give out some sound, helping the host know the race in this turn is of no use, so the function of alarming is achieved.?????????
Keywords:
8-wire, answering racer, design, timing, counting, alarming
一、引言
工廠、學(xué)校和電視臺(tái)等單位常舉辦各種智力競(jìng)賽, 搶答記分器是必要設(shè)備。在我校舉行的各種競(jìng)賽中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過(guò)舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們小組準(zhǔn)備就本次大賽的機(jī)會(huì)制作一個(gè)低成本但又能滿足學(xué)校需要的八路數(shù)顯搶答器。
二、設(shè)計(jì)任務(wù)及系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介
1.基本功能：
（1） 搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 ~ S7表示。
（2） 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。
（3） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在DPY_7-SEG七段數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。
2.擴(kuò)展功能：
（1） 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開(kāi)始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。
（2） 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。在這段（3） 如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。
三、實(shí)現(xiàn)的原理與電路
1．?dāng)?shù)字搶答器總體方框圖
??????如圖1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到"清零"狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置;開(kāi)始"狀態(tài)，宣布"開(kāi)始"搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開(kāi)始"狀態(tài)開(kāi)關(guān)。
總體框圖 圖1
2．單元電路設(shè)計(jì)
???? (1) 搶答器電路
?????設(shè)計(jì)電路如圖2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來(lái)完成。該電路主要完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S置于"清除"端時(shí)，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個(gè)觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）＝0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于"開(kāi)始"時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，CTR=1,RBO(圖中4端) =1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR＝１，使74LS148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開(kāi)即按下時(shí)，74LS148的 此時(shí)由于仍為CTR＝１，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）＝１，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開(kāi)關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。74LS148為8線－3線優(yōu)先編碼器，表1為其功能表。
表一
(2) 定時(shí)電路
原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)， 輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無(wú)效。下面結(jié)合圖4具體講一下標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路的原理。結(jié)合圖4，圖中電容C的放電時(shí)間和充電時(shí)間分別為
??，
于是從NE555的3端輸出的脈沖的頻率為
，結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得 ，即秒脈沖。
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