智力競賽搶答器課程設(shè)計(jì)（西華大學(xué)陳曦版）

1、1前言12總體方案設(shè)計(jì)22.1設(shè)計(jì)方案一22.2方案二32.3方案比較32. 5方案選擇43單元模塊設(shè)計(jì)53.1電源電路53.2鎖存電路53.3編碼電路63.4譯碼顯示電路73.5報(bào)警電路83.6定時(shí)電路83.7搶答指示燈電路93.8主持人清零按鈕93.9脈沖產(chǎn)生電路103.10電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇105特殊器件介紹125.1 編碼器74ls148125.2 鎖存器 74hc573135.3中規(guī)模集成bcd七段顯示譯碼驅(qū)動器135.4 譯碼器 74ls48145.5 譯碼器 74ls138156系統(tǒng)調(diào)試176.1調(diào)試時(shí)遇到的問題176.2系統(tǒng)調(diào)試177系統(tǒng)功能*指標(biāo)參數(shù)187.1系統(tǒng)功

2、能187.2指標(biāo)參數(shù)18缺“謝舌總結(jié)與體會199參考文獻(xiàn)201前言隨著科技的發(fā)展，市場上的搶答器有jlq-2普通型搶答器、jlq-3型帶到計(jì)時(shí) 型搶答器、jlj-2型3位led電子記分器、spc-7a單屏小型、spc-7b單屏屮型、 智力競賽搶答器、有鎖定功能搶答器、多功能智力搶答器這些搶答器具備定時(shí)搶 答、定時(shí)回答、顯示組號、顯示時(shí)間、違例、復(fù)位、搶答聲響及計(jì)時(shí)終止音訊。預(yù)置 搶答規(guī)定時(shí)限、答題時(shí)間，倒計(jì)時(shí)等功能，比賽程序全自動進(jìn)行。超大屏幕數(shù)碼顯示 分?jǐn)?shù)、組別、時(shí)間、聲音、直觀清晰、微電腦自動計(jì)時(shí)、定時(shí)、自動判別搶答、公證 準(zhǔn)確。還可時(shí)間設(shè)定，搶答時(shí)限規(guī)定:0199秒可調(diào)，答題時(shí)限規(guī)定：0

3、1-99秒可調(diào)。 特點(diǎn)：可懸掛式顯示屏主機(jī)，真正led數(shù)碼管顯示，電視臺專用、特大、帶燈光搶 答器按鈕；做工精細(xì)，操作簡便，且安裝簡單?，F(xiàn)在工廠、學(xué)校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽，搶答記分器是必要設(shè)備, 適用于各類知識競賽、文娛綜藝節(jié)口，尤其是在電視上的各種知識競賽。在我校舉行 的各種競賽屮我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方 法判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平 性。為解決這個問題，我準(zhǔn)備就本次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會制作一個低成本但又能滿足學(xué)校 需要的八路數(shù)顯搶答器。搶答器適用于各類知識競賽、文娛綜藝節(jié)口，尤其是在電視 上的各種知識競

4、賽，除了可以把各搶答組號、違例組號、搶答規(guī)定時(shí)限、答題時(shí)間倒 計(jì)時(shí)/正計(jì)時(shí)在儀器面板上顯示外，還可外接大屏幕顯示屏顯示給賽場與觀眾，便于監(jiān) 督，公平競爭.2總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案一如圖2所示為總體方框圖。搶答按鈕被按下時(shí)，通過優(yōu)先編碼電路進(jìn)行編碼，通 過鎖存器進(jìn)行鎖存后達(dá)到讓其他搶答無效，鎖存后，其他搶答按鈕再按下無效。再由譯 碼電路譯碼，由譯碼顯示選手的編號由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)組成一個定時(shí)器，定時(shí)兩秒， 由555構(gòu)成的多諧振蕩器使揚(yáng)聲裝置發(fā)出延續(xù)兩秒鐘的響聲。主持人通過鎖存器控制清 零端。當(dāng)主持人按下清零按鈕時(shí)，譯碼電路的輸入全為零，從而達(dá)到清零的目的。其工作原理為：接通電源后，主持人將

5、開關(guān)撥到”清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài), 編號顯示器滅燈；主持人將開關(guān)置;開始”狀態(tài)，宣布”開始”搶答器工作。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、編號鎖存、編號顯示、揚(yáng) 聲器提示。禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人有控制電路再次操作”清除”和” 開始”狀態(tài)開關(guān)，清除和開始均有控制電路進(jìn)行控制。搶答按鈕被按下時(shí)，通過優(yōu)先編碼電路進(jìn)行編碼，通過鎖存器進(jìn)行鎖存后達(dá)到禁止 其他搶答，鎖存后，其他搶答按鈕再按下無效?？刂齐娐穼?yōu)先編碼電路和鎖存器進(jìn)行 控制，并且由主持人開關(guān)控制。在由譯碼電路譯碼，由譯碼顯示選手的編號。圖2方案一方框圖2.2方案二當(dāng)某一選手按下?lián)尨鸢?/p>

6、鈕，先經(jīng)由鎖存器鎖存，達(dá)到其他選手再搶答便無效的目的, 再通過優(yōu)先編碼器進(jìn)行編碼，從而共同實(shí)現(xiàn)當(dāng)一名選手按下?lián)尨鸢粹o后其余選手再按無 效，然后通過優(yōu)先編碼器對輸入的信號進(jìn)行編碼，然后經(jīng)由譯碼電路，最后在led數(shù) 碼管顯示器上顯示對應(yīng)的編號，從鎖存器的一個端口出來的信號通過定時(shí)電路和脈沖產(chǎn) 生電路，實(shí)現(xiàn)兩秒的定時(shí)，最后在揚(yáng)聲電路中持續(xù)響兩秒鐘。主持人在譯碼器的輸入端 有一個控制按鈕，當(dāng)一按下時(shí)，譯碼器的輸入為零，從而實(shí)現(xiàn)清零功能。這樣設(shè)計(jì)的電 路就可以實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的先后分辨能力，即使先后只差兒毫秒也可以分辨出來。同時(shí)只要主 持人不清零，選手的編號就會一直保持下去。本搶答器可同時(shí)供8名選手或8個代表隊(duì)

7、 比賽，分別用8個開關(guān)s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8表示。同時(shí)設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控 制開關(guān)，該開關(guān)由主持人控制。此搶答器應(yīng)具有數(shù)據(jù)鎖存功能與顯示功能。即選手按動 按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在數(shù)碼管上顯示，同時(shí)蜂鳴器發(fā)岀報(bào)警聲響提示。選手搶答 實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。圖2.2方案二方框圖2.4方案比較通過對方案一和方案二的比較可以看出，主要的區(qū)別方案一先進(jìn)行編碼后進(jìn)行鎖 存。方案二是先進(jìn)行鎖存后進(jìn)行編碼。方案一是先編碼后進(jìn)行鎖存，通過輸入的編碼輸 出來控制鎖存，從而達(dá)到鎖存。但方案一有個問題就是輸入的信號和從編碼器輸出的信 號的一個先后順

8、序，存在競爭。如果編碼器輸出信號的傳到速度比信號的輸入速度快， 在實(shí)際電路仿真中，有可能不能達(dá)到好的鎖存效果，造成搶答器的一些功能無法實(shí)施。 方案二則不會有此類問題產(chǎn)生，只要有選手按下?lián)尨鸢粹o，就有信號輸入到鎖存器，再 由鎖存器作用編碼器，使得鎖存器發(fā)揮作用，不會產(chǎn)生信號的競爭。2.4方案選擇通過對比，最終選擇方案二作為本次設(shè)計(jì)的基本方案。（如果此部分內(nèi)容過少，可與上一節(jié)合并）3單元模塊設(shè)計(jì)3.1電源電路電源采用集成穩(wěn)壓電路，器件用7805,三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在 使用中不能進(jìn)行調(diào)整，固定正電壓輸出。整流濾波電路由分立元件組成。整流部分采用 了由四個二極管組成的橋式整流器成品，

9、濾波器電容一般采用幾百幾千微法。當(dāng)穩(wěn)壓 器距離整流濾波電路比較遠(yuǎn)時(shí)，再輸入端必須接入電容器，以抵消電路的電感效應(yīng)，防 止產(chǎn)牛自激震蕩，輸出電容用以濾除輸出端的高頻信號，改善電路的贊臺響應(yīng)。先將輸 入的220v 50hz的交流電源通過變壓器變成小電壓，然后經(jīng)過一個橋式整流，濾去大部 分的紋波電壓，然后將輸出的信號通過一個二極管進(jìn)行濾波，然后通過一個三端集成穩(wěn) 壓器w7805得到一個5v的直流電源，將此時(shí)的輸出電壓再經(jīng)過一次電容濾波，得到一 個穩(wěn)定的+ 5v .w流電源輸出，得到一個穩(wěn)定的+5v肓流電源輸出圖3.1為電源電路圖。圖3.1電源電路電路圖3.2鎖存電路1 oor11廠21 n1 c31

10、 lz oniq4zu-v3q4q5at676d 7d anac89qcu2 74hc57218iic1712c1613n151c142n133c124-0-oic0a1b>c3a耳567eleo74lsi48159-73 r4圖3.2鎖存電路圖此模塊由74hc573來實(shí)現(xiàn)，0e為輸出控制端，ie為鎖存端， d0,dl,d2,d3,d4,d5,d6,d7 為數(shù)據(jù)輸入端，q0,ql,q2,q3,q4,q5,q6,q7 為數(shù)據(jù)輸出端。 當(dāng)oe二113寸，不允許輸出，q0q7為0；當(dāng)oe為0吋，允許輸出，即此吋當(dāng)le二1吋, q0q7二d0d7;當(dāng)le二1吋索存并保持不變。ei,eo控制十六位

11、信號輸出電平，ei為低 電平。圖3.2為鎖存電路圖。3.3編碼電路此模塊主要有74ls148集成芯片構(gòu)成。該編碼器有8個信號輸入端，3個二進(jìn)制碼 輸出端。此外，電路還設(shè)置了輸入使能端ei,輸出使能端eo和優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標(biāo)志 gso當(dāng)ei=0時(shí)，編碼器工作；而當(dāng)ei=1時(shí)，則不論8個輸入端為何種狀態(tài)，3個輸出 端均為高電平，且優(yōu)先標(biāo)志端和輸出使能端均為高電平，編碼器處于非工作狀態(tài)。這種 情況被稱為輸入低電平有效，輸出也為低電來有效的情況。當(dāng)ei為0,且至少有一個輸 入端有編碼請求信號（邏輯0）時(shí)，優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標(biāo)志gs為0。表明編碼器處于工 作狀態(tài)，否則為1。在8個輸入端均無低電平輸入信號和

12、只有輸入0端（優(yōu)先級別最低 位）有低電平輸入時(shí)，a2a1a0均為111,出現(xiàn)了輸入條件不同而輸出代碼相同的情況, 這可由gs的狀態(tài)加以區(qū)別，當(dāng)gs=1時(shí)，表示8個輸入端均無低電平輸入，此時(shí) a2a1ao=111為非編碼輸出；gs=0時(shí)，a2a1ao=111表示響應(yīng)輸入0端為低電平時(shí)的 輸出代碼（編碼輸出）。eo只有在ei為0,且所有輸入端都為1時(shí)，輸出為0,它可與 另一片同樣器件的ei連接，以便組成更多輸入端的優(yōu)先編碼器。74ls148對最先按下 的開關(guān)進(jìn)行編碼，并將其傳到下一個環(huán)節(jié)的譯碼器上，發(fā)光二極管發(fā)光起提示作用。圖3. 3為編碼電路圖。2745677oc c1d1q2d2q3d3q4d

13、4q5d5q6d6q7d7q8d8qu2 74hc57319t717161514 亙1212-0o ojo23456774lsi48gsbc76圖3.3編碼電路3.4譯碼顯示電路led為bcd碼到七段碼的顯示譯碼器，它可以直接驅(qū)動共陰極數(shù)碼管。顯示器用 中 規(guī)模七段共陰極led顯示器.當(dāng)74ls48中四個輸入的信號就全為零，就達(dá)到了清零的 目的，并且在led顯示器上顯示0。顯示從1到8個阿拉伯?dāng)?shù)字，編碼器實(shí)現(xiàn)了對開關(guān) 信號的編碼并以bcd碼的形式輸出。為了將編碼顯示出來，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù) 器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。一般這種譯碼通常 稱為7段譯碼顯示驅(qū)動器

14、。如果不用上述功能，則三個控制端接固定高電平。當(dāng)dbca 端依次加入不同的二進(jìn)制代碼，譯碼器輸出端將得到另一種與之一一對應(yīng)的代碼，由此 控制七段半導(dǎo)體數(shù)碼管，使之顯示所要求的十進(jìn)制字形。用以分辨出并顯示搶答動作最 快的選手的編號的功能。電路中，tt.両為三個控制端：z7接低電平時(shí)，輸出全為低電平，連接共陽極數(shù)碼管時(shí)數(shù)碼管七段全亮，此時(shí)與輸入的譯碼信號無 關(guān)，此功能用于測試數(shù)碼管的好壞?？山拥碗娖綍r(shí)，輸岀全為高電平，被驅(qū)動數(shù)碼管 七段應(yīng)該全滅，與輸入的譯碼信號也無關(guān)。両接低電平并且譯碼輸入為0時(shí)，該位輸 出顯示的“0”字應(yīng)被熄滅，即不顯示；而當(dāng)譯碼輸入為非“0”時(shí)，則正常顯示，該輸 入端用于消除

15、無效的“0”，rbo,當(dāng)該譯碼器的顧接低電平并且譯碼輸入dcba也 為0時(shí)，而°輸出低電平，即而刁=両。相鄰譯碼器之間的両和而q的配合使用， 可以實(shí)現(xiàn)消除無效“0”的作用。圖3. 4為譯碼電路圖。7126aabbccddeltfbi/rbog1312111091514111g 120rbi74ls48led+u3led1圖3.4譯碼電路3.5報(bào)警電路（此部分內(nèi)容過少）'（驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)不合理）圖3.5報(bào)警電路3.6定時(shí)電路由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)定吋器，此定時(shí)器只有一個穩(wěn)定狀態(tài)，在未加觸發(fā)脈沖前, 電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)定狀態(tài)，停留 一段吋間后

16、，電路又自動返回穩(wěn)定狀態(tài)。暫穩(wěn)定狀態(tài)的長短取決于電路的長短，與 觸發(fā)脈沖無關(guān)。由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器所處理的信號為負(fù)脈沖，而輸入端為一個正脈沖, 所以要在輸入端2前加一個反相器，才能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。在5處接一個小的電容, 這樣可濾除電源電流跳變引入的高頻干擾，而且電容不需要太大，只需要0.01 uf 就可以了。清零端4接高電平，一直不清零，與電源端8接到一起，接設(shè)計(jì)出的+ 5v直流電源。所輸出的正脈沖可以起到一個控制的作用，就實(shí)現(xiàn)了控制兩秒的輸入。 在單穩(wěn)態(tài)電路中，要求輸入出發(fā)信號的周期必須大于輸出信號的脈寬，另外輸入信 號的負(fù)脈沖寬度必須小于輸出信號的脈寬，要保證在輸入信號下降沿未到來吋，觸 發(fā)輸

17、入端為高電平。圖3.6為定時(shí)電路圖。+5vff1,k ipoc 寸ic274.7kcl 卜0.01 upgtctratsoune555圖3.6定時(shí)電路3.7搶答指示燈電路在此模塊中，主要由集成譯碼器74ls138和八個發(fā)光二極管構(gòu)成，主要達(dá)到讓一腔 達(dá)到的選手所對應(yīng)的指示燈一直發(fā)光直到主持人清零為止的目的。74ls138為三線一一 八線譯碼器，該譯碼器有三個輸入端a,b,c,他們共有八種狀態(tài)的組合，既可以譯出八個 輸出信號yo, y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7。74ls138的三個輸入端分別接74ls148的三個 輸岀端，而74ls138的八個輸出端再分別接八個發(fā)光二極管，二極管另一

18、端接地。 74ls148的輸出信號作為74ls138的輸入信號，經(jīng)過74ls138的譯碼后在傳入對應(yīng)的放 光二極管中，使對應(yīng)的發(fā)光二極管倒通而發(fā)光，從而可以作為搶答到的選手的指示燈。 圖3.7為搶答指示燈電路圖。3.8主持人清零按鈕此模塊是通過一個開關(guān)對鎖存器74hc573和譯碼器74ls148的使能端的控制從而 達(dá)到對整個裝置的清零作用，不影響第二次搶答。當(dāng)開關(guān)被按下時(shí)，鎖存器74hc573 的使能端為低電平，則鎖存器取消鎖存，譯碼器74ls148的使能端為高電平，譯碼器停 止譯碼，從而達(dá)到滅燈和顯示器清零的作用。圖3.8為主持人控制清零端的電路圖。3-9脈沖產(chǎn)生電路圖3.8主持人控制清零端

19、的電路圖oijtne555tc tr| 0.47ufri5 1kt716ri6ik42tc0.0111f圖3.9脈沖產(chǎn)生電路圖由555定時(shí)器構(gòu)成的多偕振蕩器。如圖3.9所示，接通電源后，電容c被充電，vc 上升，當(dāng)vc上升到23vcc時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)放電bjtt導(dǎo)通，此時(shí)vo為篆電 平，電容c通過r2和t放電，使vc下降。當(dāng)vc下降到l3vcc時(shí)，視發(fā)器又被置位, vo翻轉(zhuǎn)為高甕平 當(dāng)vc上升到23vcc時(shí)，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸 出端就得到一個周期性方波。pr為控制信號，當(dāng)pr為高電平吋，多諧振蕩器工作，自軼,電路停振。 _310電路參數(shù)的計(jì)算尅元器件的選擇/"

20、此部分內(nèi)容可以結(jié)合“單元模塊設(shè)、 計(jì)”模塊一并介紹，不需單獨(dú)列出丿1甕路參數(shù)的計(jì)算 _ _ 1假設(shè)負(fù)載電故為500ma,若輸出電壓為5伏，則負(fù)瞭電阻：；： 10歐姆。2電虧頻率為50赫茲，則t二0.02s。3 根據(jù) crl>二(3-5) t/2,貝ij c>= (3 5) t/2/rl= 3000 5000 uf4 電容耐壓應(yīng)大于 1.42 x vac 即 vc >= 1.42x9 x 250/220= 14.5 v,其中 250/220 是考慮 市網(wǎng)電源電壓過高吋的情況。5 2.53v <=vi -vo <=40 v。6 vo = vre (1+r2/r1) +

21、 iadj x r2 ,其中 vre=1.25 v, iadj 為 looua 因iadj非常小，可以忽略，所以可以簡化為vo = 1.25 (1+r2/r1)7 1.25v= vo = 37v,電流小于1.5a,保護(hù)電流為2.2a,最大耗散功率為20wo8由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，要想實(shí)現(xiàn)定時(shí)為零秒鐘，即tw二2,因?yàn)閠w二1.1rc,所以 ro0.55,則可計(jì)算出r1值,所以選取r1為5.1k。9由555構(gòu)成的多諧振蕩器，要實(shí)現(xiàn)使報(bào)警電路發(fā)出聲咅，則應(yīng)取其頻率為1kh乙 因f二143(r1+2r2)c,所以計(jì)算岀r1,r2的值為1k。2元器件的選擇(此部分內(nèi)容錯誤)1. mc7805 個

22、，trans02變壓器一個，swpb開關(guān)9支。2. 集成芯片 74ls148 1 片，74hc573 1 片，74ls48 1 片,74ls138 1 片,74ls27 1 片。3. 電阻 510q 2 只，1kq 9 只，4.7kq 1 只，5.1kq 1 只，10kq 2 只，15k q 1 只，lkq 10 只。4. 電容 0.1uf3 只，0.47uf 1 只，100uf2 只，47ufl 只，2200ufl 只。5. 三極管9013 1只。6. 發(fā)光二極管9只，共陰極顯示器1只。二極管5支。7. 揚(yáng)聲器一個；555定吋器2個。5特殊器件介紹（小學(xué)老師說：第3章完了應(yīng)該是第4章）5.1

23、 編碼器 74ls14874ls148為8線一3線優(yōu)先編碼器，表5丄1為其真值表，圖5丄1為其管腳圖，圖 5.1.2為其電路圖。從74ls148功能表不難看出,輸入優(yōu)先級別的次為7, 6,0。 輸入有效信號為低電平，當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級別高的輸入端無低 電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相對應(yīng)的輸入端的代碼。例如5為0。且優(yōu)先級別比它高的 輸入6和輸入7均為1時(shí)，輸出代碼為010,這就是優(yōu)先編碼器的工作原理.74ls148i作原理如下：該編碼器有8個信號輸入端，3個二進(jìn)制碼輸出端。此外，電路還設(shè)置了輸入使能端ei, 輸出使能端eo和優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標(biāo)志gso當(dāng)ei二0時(shí)，編碼器工作；而

24、當(dāng)ei二1時(shí)，則不論8個輸入端為何種狀態(tài)，3個輸出端均 為高電平，且優(yōu)先標(biāo)志端和輸出使能端均為高電平，編碼器處于非工作狀態(tài)。這種情況 被稱為輸入低電平有效，輸出也為低電來有效的情況。當(dāng)ei為0,且至少有一個輸入端 有編碼請求信號（邏輯0）時(shí)，優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標(biāo)志gs為0。表明編碼器處于工作狀 態(tài)，否則為1。由功能表可知，在8個輸入端均無低電平輸入信號和只有輸入0端（優(yōu) 先級別最低位）有低電平輸入時(shí)，a2a1a0均為111,出現(xiàn)了輸入條件不同而輸出代碼 相同的情況，這可由gs的狀態(tài)加以區(qū)別，當(dāng)gs=1時(shí)，表示8個輸入端均無低電平輸 入，此時(shí)a2a1a0二111為非編碼輸出;gs=0時(shí),a2a1a

25、0二111表示響應(yīng)輸入0端為低 電平時(shí)的輸出代碼（編碼輸出）。eo只有在ei為0,且所有輸入端都為1時(shí)，輸生為0, 它可與另一片同樣器件的ei連接，以便組成更多輸入端的優(yōu)先編碼器。表5.174ls148 8線一3線二進(jìn)制編碼器真值表inputsoutputsel01234567a2a1aogseohxxxxxxxxhhhhhlhhhhhhhhhhhhllxxxxxxxlllllhlxxxxxxlhllhlhlxxxxxlhhlhllhlxxxxlhhhlhhlhlxxxlhhhhhlllhlxxlhhhhhhlhlhlxlhhhhhhhhllhllhhhhhhhhhhlhh = high, l

26、 = low, x = irrelevant圖5.174ls148管腳圖、電路圖5.2 鎖存器 74hc573原理：oe為輸出控制端，ie為鎖存端，d0,dl,d2,d3,d4,d5,d6,d7為數(shù)據(jù)輸入端, q0,ql,q2,q3,q4,q5,q6,q7為數(shù)據(jù)輸出端。當(dāng)oe=1時(shí),不允許輸出,q0q7為0；當(dāng) oe為0時(shí)，允許輸出，即此時(shí)當(dāng)le二1時(shí)，q0q7二d0d7;當(dāng)le二1時(shí)索存并保持不變。 ei,eo控制十六位信號輸出電平，ei為低電平。z777777700c1d1q2d2q3d304d40 %丿djq6口6q7d7q8d8074hc5731918ne151413圖5.274ls5

27、73管腳引線圖53中規(guī)模集成bcd七段顯示譯碼驅(qū)動器譯碼與編碼是相反的過程，是將二進(jìn)制代碼表示的特定含義翻譯出來的過程。能 實(shí)現(xiàn)譯碼功能的組合邏輯電路稱為譯碼器。集成譯碼器可分為三種，w：二進(jìn)制譯碼器、二一十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器。二進(jìn)制譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)按特定含義翻譯成對應(yīng)輸出信號 的電路。也稱為變量譯碼器。若輸入端有n位，代碼組合就有v個，當(dāng)然可譯出2n 個輸出信號。顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是bcd七段譯碼器。其輸出 是驅(qū)動七段字形的七個信號，常見產(chǎn)品型號有74ls48. 74ls47等。字符顯礪器：分段伏顯示是將套笆由分布在v平面上的若干段庇光嫌劃

28、滄成。電 子計(jì)算器，數(shù)字萬用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而led數(shù)碼顯示器是最常見的。 通常有紅、滿、黃等顏色。led的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約1.53v,驅(qū)動勒流為 幾十毫安。圖5.3是七段led數(shù)碼管的引j畔圖和顯示數(shù)字情況。7$ls47譯碼驅(qū)動器輸 出梢低電平有效，所以配採的數(shù)碼管須釆用共陽極接法；而74ls48譯碼驅(qū)動器輸出是 高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采衙蘭陰極接法。數(shù)碼管常用型號有bs20kbs202 等。圖5.3 (a)是共陰式led數(shù)碼管的原理圖，使用時(shí)，公陰極接地，7個陽極dg 由相應(yīng)的bcd七段譯碼器來驅(qū)動，如圖5.3 (b)所示。q f a blolllll 6

29、(b)七段字形組合情況af| q_lb e i i crmi5 e d c(a)引線圖圖5.3七段led數(shù)碼管5.4譯碼器74ls48圖5.3共陰式led數(shù)碼管的原理圖和驅(qū)動電路74ls48是輸出高電平有效的中規(guī)模集成bcd七段顯示譯碼驅(qū)動器，它的功能 簡圖和管腳引線圖如圖5.4所示。其真值表見表5.2所示。表5.2 74ls48真值表(同張表最好不分頁)輸入輸出a3a2aiaoabcdefg01100001111111011x00011011000021x00101110110131x00111111100141x01001011001151x01011101101161x011010011

30、11171x01111111000081x10001111111191x100111110011101x101010001101111x101110011001121x110010100011131x110111001011141x111010001111151x111110000000火 燈xxxxxx00000000火零10000000000000試燈0xxxxx1111111174ls48的輸入端是四位二進(jìn)制信號(8421 bcd碼)，a. b、c、d、e、f、g是七段 譯碼器的輸岀驅(qū)動信號，高電平有效?？芍苯域?qū)動共陰極七段數(shù)碼管，ei是使能端， 起輔助控制作用。74ls48圖5.4 7

31、4ls48功能簡圖和管腳引線圖5.5 譯碼器 74ls13874138是一個三線八線譯碼器。74138的工作原理如下,74138有三個輸入端：a0、al、a2和八個輸出端q0q7。當(dāng)輸入端ao、al、a2的編碼為000時(shí)，譯碼器輸出為 q0=0,而q1q7=l。即q0對應(yīng)于ao、al、a2為000狀態(tài)，低電平有效。ao、a1、 a2的另外7種組合見后面的真值表，表5.5 74138三線八線譯碼器真值表。圖中s1、 s2、s3為使能控制端，起到控制譯碼器是否能進(jìn)行譯碼的作用。只有s1為高電平，s2、 s3均為低電平時(shí)，才能進(jìn)行譯碼，否則不論輸入按輸入為何值，每個輸出端均為1。輸 入端 ao、al

32、、a2 為 000,控制端 sl = l、sl=0、s2=0。表5.3 74138三線-八線譯碼器真值表（這個表的格式有點(diǎn)問題）序輸入輸出號s1s2+s3a2alaoqoqiq2q3q4q5q6q7x<ph（p<p<p111111110<p<p<p<p1111111101000001111111110001101111112100101101111131001111101111410100111101115101011111101161011011111101710101111111106系統(tǒng)調(diào)試6.1調(diào)試時(shí)遇到的問題把上面所設(shè)計(jì)的單元電路連接起來可得

33、到整機(jī)電路。然后可在印刷電路板上焊接分 立元件并進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試的過程中可能會遇到由于邏輯門傳輸延時(shí)的存在而帶來的競 爭冒險(xiǎn)問題，主要表現(xiàn)在當(dāng)按鍵大于8時(shí)，在連續(xù)按鍵的情況下大約有10 %的可能性 誤顯不為8 o在設(shè)計(jì)過程中，我首先遇到的問題是如何把選手的編號鎖存起來。后來經(jīng)過查閱資 料，我利用74hc573的鎖存功能，用74hc573的輸出來控制cp脈沖的通斷，從而完 成瑣存功能。如何把74hc573的輸出轉(zhuǎn)化成8421 bcd碼也是我遇到的一個主要問題。后來通過 列出真值表，經(jīng)過反復(fù)比較選用輸入與門74ls48才得以實(shí)現(xiàn)。6.2系統(tǒng)調(diào)試1. 測試使用的主要的儀器和儀表是萬用表。2. 調(diào)試電路的方法和技巧是用紅黑表筆測試接電源處是否有電壓顯示，再用表筆分別 測試各集成塊和電阻，電容的電壓，注意用手背觸摸一下，檢查各儀器是否發(fā)熱工作，。3. 仿真測試的數(shù)據(jù)電壓顯示為6.69伏等。4. 調(diào)試中出現(xiàn)的故障，原因及排除方法有的電阻焊接為虛焊，原因是檢查發(fā)生漏洞， 排除方法是再焊接；74ls148接地引角8不為零。7系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)7.1系統(tǒng)功能1. 此設(shè)計(jì)為一個8名選手參加的比賽搶答器