八路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、 數(shù)模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告八路搶答器姓名：學(xué)院：班級(jí)：學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師：目錄摘要.31 前言1.1 設(shè)計(jì)的背景.41.2 設(shè)計(jì)的目的.41.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容.51.4 搶答器目前存在的主要問(wèn)題52 搶答器的系統(tǒng)概述2.1 搶答器的系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介.62.2 搶答器的工作原理簡(jiǎn)介.62.3 搶答器的工作過(guò)程.72.4主要元器件功能介紹.8 鎖存器74HC573、優(yōu)先編碼器74LS147.8 計(jì)數(shù)器74LS192、顯示譯碼器CD4511、74LS48.103 搶答器的電路設(shè)計(jì)3.1 搶答器的總體結(jié)構(gòu).133.2 優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路.134 搶答器的單元電路設(shè)計(jì) 4.1搶答電路的設(shè)計(jì).15 4.2時(shí)序電路的

2、設(shè)計(jì).16 4.3報(bào)警電路的設(shè)計(jì).184.4 搶答器電路原理圖.194.5 仿真結(jié)果顯示.205 焊接與調(diào)試中遇到的問(wèn)題 5.1 焊接中遇到的問(wèn)題.21 5.2 調(diào)試中遇到的問(wèn)題.216 實(shí)驗(yàn)材料清單227 設(shè)計(jì)總結(jié)23參考文獻(xiàn)23摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)的手段多種多樣。搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合，當(dāng)今的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，選拔人才，評(píng)選優(yōu)勝，知識(shí)競(jìng)賽之類(lèi)的活動(dòng)愈加頻繁，那么也就必然離不開(kāi)搶答器。因此搶答器是機(jī)關(guān)學(xué)校、電視臺(tái)等單位開(kāi)展智力競(jìng)賽活動(dòng)必不可少的設(shè)備，通過(guò)搶答者的按鍵、數(shù)碼顯示等能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出優(yōu)先搶答者。本產(chǎn)品

3、采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動(dòng)鎖存顯示結(jié)果，并自動(dòng)復(fù)位的設(shè)計(jì)思想，由數(shù)字電路以及外圍電路組成，分為八路搶答；在搶答同時(shí)附有聲音輸出接口，提示主持人此時(shí)已完成這次的搶答。數(shù)字搶答由主體電路與擴(kuò)展電路組成。主體電路包括兩部分：一部分是優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示在LED上的輸出電路；另一部的分式控制電路和報(bào)警電路。通過(guò)布線、調(diào)試等工作后搶答器成形。關(guān)鍵字：搶答電路；定時(shí)電路；報(bào)警電路；LED1 前 言1.1 課題研究的相關(guān)背景當(dāng)今的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，選拔人才，評(píng)選優(yōu)勝，知識(shí)競(jìng)賽之類(lèi)的活動(dòng)愈加頻繁，而在競(jìng)賽中往往分為幾組參加，這時(shí)針對(duì)主持人提出的問(wèn)題，如果要是讓搶答者用舉手

4、等方法，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。比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，這就要有一種搶答設(shè)備作為裁判員，這就必然離不開(kāi)搶答器。搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只由幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過(guò)發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號(hào)碼?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)或數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號(hào)碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識(shí)競(jìng)賽越來(lái)越多，操作簡(jiǎn)單，

5、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型搶答器必將大有市場(chǎng)。因此，我選擇簡(jiǎn)易邏輯數(shù)字搶答器這一課題。簡(jiǎn)易邏輯數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。1.2 選題的目的和意義通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),了解簡(jiǎn)單多功能數(shù)字電路搶答器的組成原理，初步掌握數(shù)字電路搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法，提高思考能力和實(shí)踐能力。同時(shí)通過(guò)本課題設(shè)計(jì)，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，建立邏輯數(shù)字電路的理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能

6、正確設(shè)計(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法。1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。主持人有開(kāi)始和結(jié)束、復(fù)位鍵。在后臺(tái)主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問(wèn)題的時(shí)間設(shè)置，如原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為15s，回答問(wèn)題時(shí)間為30s。通過(guò)加鍵和減鍵修改上述時(shí)間，改完后結(jié)束鍵確定。新時(shí)間開(kāi)始有效，主持人按鍵開(kāi)始后，選手開(kāi)始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號(hào)，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。如果主持人沒(méi)有按下開(kāi)始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號(hào)，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開(kāi)始。通過(guò)

7、研究并在設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，采用數(shù)字電路技術(shù)設(shè)計(jì)的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡(jiǎn)單，因?yàn)榇蠖鄶?shù)功能單元都能通過(guò)數(shù)字電路完成，第二，工作性能可靠，抗千擾能力優(yōu)于目前搶答器。所以本研究是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性。1.4 搶答器目前存在的主要問(wèn)題隨著改革開(kāi)放事業(yè)的不斷深入，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)的手段多種多樣，搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。作為一個(gè)單位若專(zhuān)購(gòu)一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的

8、開(kāi)展。目前多數(shù)搶答器存在3個(gè)不足之處：首先，現(xiàn)場(chǎng)線路連接復(fù)雜。因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場(chǎng)的不同位置，每個(gè)選手與控制臺(tái)之間要有長(zhǎng)長(zhǎng)的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場(chǎng)的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場(chǎng)人員的走動(dòng)。其次，電路復(fù)雜。因?yàn)楹?jiǎn)單邏輯電路只完成號(hào)碼處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手號(hào)碼的識(shí)別、譯碼、計(jì)分顯示等仍只能通過(guò)數(shù)字集成電路完成。采用簡(jiǎn)單邏輯電路掃描技術(shù)識(shí)別選手搶按號(hào)碼時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大，最后導(dǎo)致容易出現(xiàn)選手搶按成功現(xiàn)象。2 搶答器的系統(tǒng)概述2.1系統(tǒng)的主要功能簡(jiǎn)介電子搶答器的主要功能有如下六點(diǎn)：（1）搶答器同時(shí)供

9、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)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(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(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 （4）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)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。2.2 搶答器的工作原理簡(jiǎn)介如圖2.1所示為搶答器的結(jié)構(gòu)框圖，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主

10、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，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成檢測(cè)數(shù)碼管工作情況。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到"清除"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)置于"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&q

11、uot;和"開(kāi)始"狀態(tài)開(kāi)關(guān)。圖2.1 搶答器結(jié)構(gòu)框圖2.3 搶答器的工作過(guò)程 （1）如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間,按"加一"鍵或"減一"鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值,如想加一秒按一下"加1s"鍵,如果想減一秒按一下"減1s"鍵，時(shí)間LED上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為099s, 0s時(shí)再減1s會(huì)跳到99，99s時(shí)再加1s會(huì)變到0s。 （2）主持人按"搶答開(kāi)始"鍵，會(huì)有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)15s搶答時(shí)間），如有選手搶答，會(huì)有提示音，并

12、會(huì)顯示其號(hào)數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)10s搶答時(shí)間），不進(jìn)行搶答查詢(xún)，所以只有第一個(gè)按搶答的選手有效。倒數(shù)時(shí)間到小于5s會(huì)每秒響一下提示音。 （3）如倒計(jì)時(shí)期間，主持人想停止倒計(jì)時(shí)可以隨時(shí)按"停止"按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開(kāi)始"進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。 （4）如果主持人未按"搶答開(kāi)始"鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不斷閃爍FF和犯規(guī)號(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下"停止" 鍵為止?？偠灾菊n題利用簡(jiǎn)單邏輯數(shù)字電路設(shè)計(jì)了搶答器，該搶答器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約

13、了成本，是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)。2.4主要元器件功能介紹2.4.1 鎖存器（74HC573）、優(yōu)先編碼器（74LS147）鎖存器74HC573的輸出端為 可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)， 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)， 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。當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，Q 隨數(shù)據(jù)D 而變。當(dāng)LE 為低電平時(shí)，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 輸出能直接接到CMOS，NMOS 和TTL 接口上。 操作電壓范圍：2.0V6.0V 低輸入電流：1.0uA CMOS 器件的高噪聲抵抗特性 引出端符號(hào)：

14、 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端 輸出端 74LS573外部管腳圖如圖2.2： 圖2.2 74LS573引腳圖真值表如表1-1所示：表1-1優(yōu)先編碼器是當(dāng)多個(gè)輸入端同時(shí)有信號(hào)時(shí),電路只對(duì)其中優(yōu)先級(jí)別最高的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。10線-4線8421 BCD碼優(yōu)先編碼器74LS147的引腳圖如圖2.3所示，其中第9腳NC為空。74LS147優(yōu)先編碼器有9個(gè)輸入端和4個(gè)輸出端。某個(gè)輸入端為0，代表輸入某一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。當(dāng)9個(gè)輸入端全為1時(shí)，代表輸入的是十進(jìn)制數(shù)0。4個(gè)輸出端反映輸入十進(jìn)制數(shù)的BCD碼編碼輸出。 圖2.3 74LS147引腳圖 計(jì)數(shù)器（74LS192）、顯示

15、譯碼器（CD4511、74LS48）192 的清除端是異步的。當(dāng)清除端（MR）為高電平時(shí)， 不管時(shí)鐘端（CPD、CPU）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。192 的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（）為低電平時(shí)， 不管時(shí)鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端（Q0Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（P0P3）相一致的狀態(tài)。 192 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CPD、CPU同時(shí)加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在CPD、CPU上升沿作用下Q0Q3 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別利用CPD或CPU，此時(shí)另一個(gè)時(shí)鐘應(yīng)為高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CPU低電平部分的

16、低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)， 錯(cuò)位輸出端（）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CPD低電平部分的低電平脈沖。功能表如表1-2：CD4511、74LS48是用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。引腳排列如圖 2.4 所示。其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)， B1端應(yīng)加

17、高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d段消隱，所以顯示6、9這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀。 圖2.4 CD4511引腳圖BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。  LT：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來(lái)檢測(cè)

18、數(shù)碼管是否損壞。LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。圖2.5 74LS48引腳圖 輸出端（YaYg）為高電平有效，可驅(qū)動(dòng)燈緩沖器或共陰極VLED。當(dāng)要求輸出 015 時(shí)，消隱輸入（）應(yīng)為高電平或開(kāi)路，對(duì)于輸出為0 時(shí)還要求脈沖消隱輸入（）為高電平或者開(kāi)路。當(dāng)為低電平時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，YaYg均為低電平。當(dāng)RBI和地址端（A0A3）均為低電平，并且燈測(cè)試輸入端（）為高電平時(shí)， Ya Yg為低電平，

19、脈沖消隱輸出（）也變?yōu)榈碗娖?。?dāng)為高電平或開(kāi)路時(shí)，為低電平可使YaYg均為高電平。48 與248 的引出端排列、功能和電特性均相同，差別僅在顯示6 和9,248 所顯示的6 和9 比48 多出上杠和下杠。引出端符號(hào) A0A3 譯碼地址輸入端/消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效） 燈測(cè)試輸入端（低電平有效） 脈沖消隱輸入端（低電平有效） YaYg 段輸出3 搶答器的電路設(shè)計(jì)3.1 搶答器的總體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示為總體方框圖。接通電源后，后臺(tái)工作人員將檢測(cè)開(kāi)關(guān)S置“檢測(cè)”狀態(tài)，數(shù)碼管在正常清除下，顯示“”；當(dāng)后臺(tái)工作人員將檢測(cè)開(kāi)關(guān)S置“搶答”狀態(tài)，主持按系統(tǒng)清除按鍵，搶答器處于禁止?fàn)?/p>

20、態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈；主持人松開(kāi)，宣布“開(kāi)始”，搶答器工作。選手按動(dòng)搶答按鍵，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。當(dāng)一輪搶答之后，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。如果再次搶答必須由主持人再次按動(dòng)系統(tǒng)清除按鍵。圖3.1 總體方框圖3.2 優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路如圖3.2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 4511 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)；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：系統(tǒng)清除按鍵按動(dòng)時(shí)，4511的四個(gè)RS觸發(fā)器的置0端均為0，使四個(gè)觸發(fā)器均被置0。1Q為0，使4511的使能端=0，74L

21、S148處于允許編碼狀態(tài)，同時(shí)1Q為0，使4511的滅燈輸入端=0，數(shù)碼管無(wú)顯示。這時(shí)搶答器處于準(zhǔn)備搶答狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)清除按鍵松開(kāi)時(shí)，搶答器處于等待狀態(tài)。當(dāng)有選手將按鍵開(kāi)關(guān)按下時(shí)，搶答器將接受并顯示搶答結(jié)果，假設(shè)按下的是S4，則4511的編碼輸出為011，此代碼送入74LS279鎖存后，使4Q3Q2Q=100，亦即4511的輸入為0100；又74LS148的優(yōu)先編碼標(biāo)志輸出GS非為0，使1Q=1，即BL=1，4511處于譯碼狀態(tài)，譯碼的結(jié)果顯示為“4”。同時(shí)1Q=1，使74LS148的EN=1，4511處于禁止?fàn)顟B(tài)，從而封鎖了其他按鍵的輸入。此外，當(dāng)優(yōu)先搶答者的按鍵松開(kāi)再按下時(shí)，由于仍為1Q=1

22、，使EN=1，4511仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)接受二次按鍵時(shí)的輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。圖3.2 優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路4 搶答器的單元電路設(shè)計(jì)4.1搶答電路的設(shè)計(jì)搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無(wú)效。選用優(yōu)先編碼74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能，其電路組成如圖4.1所示：圖4.1 搶答電路其工作原理是：當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)處于“清零”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端（4Q1Q）全部為低電平。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74L

23、S148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，既搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時(shí)74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開(kāi)后，74LS148的YEX高電平，但由于CTR維持

24、高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號(hào)仍不會(huì)被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問(wèn)題后，主持人操作控制開(kāi)關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。4.2時(shí)序電路的設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能： 主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)，當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖4.2所示：圖4.2(A) 搶答與定時(shí)電路的時(shí)序控制電路圖4.

25、2(B) 報(bào)警電路的時(shí)序控制電路圖中，門(mén)G1的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，門(mén)G2的作用是控制74LS148的輸入使能端ST。主持人控制開(kāi)關(guān)從“清零”位置撥到“開(kāi)始”位置時(shí),74LS279的輸出CTR=0，經(jīng)G3反相，A=1，則從555輸出端來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，74LS192的借位輸出端BO2=1，門(mén)G2的輸出ST=0，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求；當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，CTR=1，經(jīng)G3反相，A=0，封鎖CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持狀態(tài)，門(mén)G2的輸出ST=1，74LS148處于禁

26、止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，74LS192的借位輸出端BO2=0，門(mén)G2的輸出ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答，門(mén)G1同時(shí)處于關(guān)門(mén)狀態(tài)，封鎖CP信號(hào)，使定時(shí)電路為00狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求，74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。4.3報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖4.3所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（RI2R2）C，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖4.3報(bào)警電路4.4 搶答器電路原理圖 圖4.4 電路原理圖4.5 仿真結(jié)果顯示 圖4.5 結(jié)果圖一 圖4.5結(jié)果圖二5 焊接與調(diào)試中遇到的問(wèn)題5.1 焊接中遇到的問(wèn)題之前有過(guò)一些焊接經(jīng)驗(yàn)，自以為焊接應(yīng)該很快弄好，沒(méi)想到最后焊接花了我將近一天多，一是焊接時(shí)焊烙鐵常常是用了一會(huì)就無(wú)法把錫融化，嚴(yán)重影響了焊接的進(jìn)度，再加上電路板有些焊點(diǎn)離的很近，這樣焊接起來(lái)就更難焊了，不過(guò)歸根結(jié)底還是因?yàn)楹咐予F常常熱度不夠，最終在同學(xué)的提醒下，用厚刀刮掉烙鐵表面的氧化層(焊烙鐵用久了，表面會(huì)有一層厚的氧化層，影響烙鐵的導(dǎo)熱性能)，再用于焊接，果不其然，那用起來(lái)