文档介绍：多路智力竞赛抢答器
1 实验目的
通过八路数字抢答器的设计实验,要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验,掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法,熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法,熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。
2 设计要求与内容
在许多比赛活动中,为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,通常设置一台抢答器,通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。
(1)设计制作一个可容纳8组参赛的数字式抢答器,每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。
(2)电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人系统发出抢答指令后,若参赛者按抢答开关,则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别,同时指示灯(发光二极管)亮。此时,电路应具备自锁存功能,使别组的抢答开关不起作用。
(3)若超时仍无人抢答,则报警指示灯熄灭。
3 设计及原理
总体方案设计
设计思路
本课题基本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁,即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意,第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。RS触发器的==1时,电路处于保持状态,可以锁存编码,对第一位抢答的选手号码作出记录并阻止后续人员的抢答。在主持人没有按下开始抢答按钮前,参赛者的抢答开关无效;当主持人按下开始抢答按钮后,开始进行30秒倒计时,有555控制电路时74LS192处于减计数功能,并置数30,采用1HZ的CP,可使的计数每秒减一。此时,若有组别抢答,显示该组别并使抢答指示灯亮表示已有人抢答;当计时时间到,仍无组别抢答,显示00,则计时指示灯灭表示时间已到,主持人清零后开始新一轮抢答。
总电路框图
图 3-1总电路框图
各模块设计方案及原理说明
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,同时有相应发光二极管点亮和数码显示。
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。当按键松开即按下时,74LS148 的此时由于仍为CTR=1,使优先编码工作标志端=1, 5 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。
原理图如下:
图 3-2 抢答模块原理图
RS触发器:
1. 保持状态。当输入端接入==1的电平时,如果基本SR触发器现态=1、=0,则触发器次态=1、=0;若基本SR触发器的现态=0、=1,则触发器次态=0、=1。即==1时,触发器保持原状态不变。
2. 置0状态。当=1,=0时,如果基本SR触发器现态为=1、=0,因=0,会使=1,而=1与=1共同作用使端翻转为0;如果基本SR触发器现态为=0、=1,同理会使=0,=1。只要输入信号=1,=0,无论基本SR触发器的输出现态如何,均会使输出次态置为0态。
3. 置1状态。当=0、=1时,如果触发器现态为=0、=1,因=0,会使G1的输出端次态翻转为1,而=1和=1共同使G2的输出端=0;同理当=1、=0,也会使触发器的次态输出为=1、=0;只要=0、=1,无论触发器现态如何,均会将触发器置1。
&
&
Q
Q
G1
G2
R
S
S R
R
S
Q
Q
R
S
Q
置0
置1
保持
4. 不定状态。当==0时,无论触发器的原状态如何,均会使=1,=1。当脉冲去掉后,和同时恢复高电平后,触发器的新状态要看G1 和G2