搶答器主要器件功能與電路工作原理

1、搶答器主要器件功能與電路工作原理數(shù)字電子技術(shù)目 錄一、電路中各器件的功能二、電路中各器件的編號(hào)三、搶答器的工作原理一、電路中各器件的功能1. 74LS373 74LS373是一種8D鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出，其引腳如圖1-1所示。 74LS373的鎖存功能如表1-1所示。 圖 1-1 74LS373引腳圖 表1-1 74LS373功能表 74LS373鎖存器主要用于鎖存地址信息、數(shù)據(jù)信息及DMA頁(yè)面地址信息等。 74LS373的使用方法： 表1-1中，H表示高電平、L表示低電平、Z表示高阻態(tài)（相當(dāng)于開(kāi)路），X為任意電平，將 OE接低電平，LE接高電平就能正常工作。 2. 74LS148 74L

2、S148是優(yōu)先編碼器，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)，已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按順序排列好了，在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)不起作用。圖1-2 是74LS148編碼器的引腳圖。圖1-2 74LS148引腳圖 74LS148是16腳的集成芯片。其中 是輸入信號(hào)。 為編碼輸出，都是低電平有效， 是使能輸入端。 是使能輸出端， 為片優(yōu)先編碼輸出端。 當(dāng)使能輸出 時(shí)，禁止編碼，輸出（反碼）： 全為1。 當(dāng) 時(shí)允許編碼，在 輸入信號(hào)中， 優(yōu)先級(jí)最高，其余依次為： 為使能輸出端，在 ，而本片沒(méi)有編碼出入時(shí)為0。（如表1-2第二行所示）

3、。 為片編碼輸出端，在 ，且有編碼輸出信號(hào)時(shí)為0時(shí)（如表1-2第三行示）； 若允許編碼而無(wú)編碼輸入信號(hào)時(shí)為1。 （如表1-2第二行所示）； 不允許編碼，它也為1。 （如表1-2第一行所示）。 表示“電路工作，而且有編碼輸入”。工作原理分析 時(shí)：不論輸入 八個(gè)端為何種狀態(tài) 都為高電平，且 、 。 （此時(shí)編碼器處于不編碼狀態(tài)）。 時(shí)： ：若 均為高電平， 時(shí)， =111 不是編碼輸出（無(wú)有效輸入信號(hào)） ： （最低級(jí)有低電平輸入時(shí)） ， =111 是有效編碼輸出。 表1-2 編碼器74LS148的邏輯功能表 輸 入輸 出1111110111111111111000000010010010100110

4、1001001110110100111110001001111110101001111111100100111111111101 從功能表可以看出：輸入信號(hào)優(yōu)先級(jí)別次序?yàn)?，當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級(jí)別高的輸入端無(wú)低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出對(duì)應(yīng)該輸入的代碼。例如： 且 優(yōu)先級(jí)別 高于 ，則此時(shí)輸出代碼010（為 的反碼）3. CD4511 CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的七段顯示譯碼器，其特點(diǎn)如下： 具有BCD轉(zhuǎn)換，消息和鎖存控制，七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能。CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。其引腳圖如圖1-3. 圖1-3其功能如下： ：4腳是

5、消息輸入控制端，當(dāng) 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處在熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 ：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng) , 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)數(shù)碼管是否損壞。 ：5腳是鎖存控制端，當(dāng) ，允許譯碼輸出； 時(shí)譯碼器是鎖存保持狀態(tài)，輸出保持在 時(shí)的數(shù)值。請(qǐng)看CD4511邏輯功能表 A1A2A3A4為8421BCD碼出入端。 (A1A2A3A4 =BCDA), a、b、c、d、e、f、g，為譯碼輸出端，輸出高電平1有效。 CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管尾端接上限流電阻就可工作。 CD4511邏輯功能表1-38421 BCD

6、碼對(duì)應(yīng)的顯示如下圖所示4.74LS76雙JK觸發(fā)器 74LS76為雙JK觸發(fā)器是下降沿觸發(fā)器的邊沿觸發(fā)器，其引腳圖下圖所示. JK是信號(hào)輸入端，是觸發(fā)器狀態(tài)更新的依據(jù)，若JK有兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入端時(shí)，組成“與”的關(guān)系。 Q與 為兩個(gè)互補(bǔ)輸出端，通常把Q=0， =1狀態(tài)稱(chēng)為觸發(fā)器“0”狀態(tài)，而把Q=1， =0稱(chēng)為“1”狀態(tài)。CP為時(shí)鐘輸入端。表1-4 74LS76真值表注：表示任意電平 表示下降沿 表示上升沿, Qn ( )表示現(xiàn)態(tài), Qn+1 ( )表示次 態(tài), 表示不確定狀態(tài)。5. 74LS32 74LS32是四2輸入或門(mén),常用在各種數(shù)字電路以及單片機(jī)系統(tǒng)中,其引腳如圖1-5所示,功能如表1

7、-5所示。圖1-5表1-56.數(shù)碼管 LED數(shù)碼管有共陽(yáng)極、共陰極之分，圖1-6(a)是共陽(yáng)極LED數(shù)碼管連接圖。 使用時(shí)共陽(yáng)極接高電平，7個(gè)陰極ag由相應(yīng)的BCD 7段譯碼器驅(qū)動(dòng)，引腳圖如圖1-6(b)所示。圖1-6(b) 圖1-6(a)數(shù)碼管使用條件：A：每段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻B：使用電壓:根據(jù)發(fā)光顏色決定C：使用電流: 靜態(tài)： 總電流80mA（每段10mA） 動(dòng)態(tài)： 平均電流4-5mA峰值電流100mA。數(shù)碼管的使用注意說(shuō)明：（1）數(shù)碼管的表面不要用手觸摸，不要用手 接觸引腳。（2）焊接溫度，260左右，焊接時(shí)間5s。（3）表面有保護(hù)模的產(chǎn)品，在使用前撕下。 把LED發(fā)光二極管的正極接

8、到一起做公共端，就是共陽(yáng)極。相反的是共陰極。 應(yīng)用時(shí)這個(gè)公共端分別的接Vcc或GND。 找公共陰極和公共陽(yáng)極的方法是，先找一個(gè)電源（35V）和一個(gè)1K左右的電阻，Vcc串接個(gè)電阻后和GND分別接在任意2個(gè)腳上。反復(fù)測(cè)試，至LED發(fā)光。然后GND端不動(dòng)，Vcc（串電阻）逐個(gè)碰剩下的腳，如果都亮它就是共陰極的。 反之Vcc不動(dòng)，GND逐個(gè)碰剩下的腳，如果都亮，它就是共陽(yáng)極的。 7. 74LS00 74LS00與非門(mén)是能實(shí)現(xiàn)“與非”運(yùn)算的邏輯電路，邏輯符號(hào)如圖1-7（a）所示，與非門(mén)的邏輯功能如表1-7所示，也可用邏輯函數(shù)式表示： ，其引腳如1-7（b）圖所示。圖1-7 (a) 圖1-7(b) 表1

9、-78. 555定時(shí)器 555定時(shí)器電路由3個(gè)電阻分壓器、2個(gè)高精度電壓比較器、1個(gè)基本Rs觸發(fā)器、1個(gè)作為放電通路的三極管及輸出驅(qū)動(dòng)電路組成，圖1-8是其引腳圖. 圖1-8 Vcc為電源端、GND為接地端、 為低電平觸發(fā)輸入端、TH為高電平觸發(fā)輸入端,OUT為輸出端、 為復(fù)位端， 為電壓控制端，DISC為放電端。（2）555定時(shí)器工作原理 當(dāng)電壓控制端 不外加控制電壓時(shí)， 、 ， 當(dāng)電壓控制端 外加控制電壓 時(shí)， 、 比較器的參考電壓將發(fā)生變化，相應(yīng)的電路的閾值、觸發(fā)電平也將隨之改變，進(jìn)而影響電路定時(shí)參數(shù)。為了防止干擾，當(dāng)不加外控制電壓時(shí)，在Vco端，一般通過(guò)1個(gè)小電容（0.01F）接地。

10、當(dāng)輸入信號(hào)自6腳輸入,并超過(guò)參考電平 ,時(shí)觸發(fā)器復(fù)位，3腳輸出低電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通； 當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于 時(shí)，觸發(fā)器置位，3腳輸出高電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管截止。 若通電后鎖存器停在Q=0狀態(tài)，則將穩(wěn)定維持不變，若通電后鎖存器停在Q=1狀態(tài)，將對(duì)電容 充電,當(dāng) 充到 時(shí)鎖存器置0，電容放電，鎖存器保持0狀態(tài)不變輸出穩(wěn)定在0狀態(tài)。 當(dāng)555定時(shí)器2腳觸發(fā)脈沖下降沿到達(dá)時(shí)，鎖存器被置1，輸出跳變?yōu)楦唠娖剑娐愤M(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間取決于外接電阻 和 電容的大小，等于電容電壓從0上升到 所需時(shí)間。555定時(shí)器功能表如下 表1-8 555定時(shí)器功能表1 二、電路中各器件的編號(hào) 1 . 搶

11、答者開(kāi)關(guān)由上至下依次為S8、S1、S2 S3、S4、S5、S6、S7。 2 .74LS373D觸發(fā)鎖存器的編號(hào)為IC1。 3 .74LS148優(yōu)先編碼器的編號(hào)為IC2。 4 .CD4511七段顯示譯碼器的編號(hào)為IC3。 5 .555定時(shí)器的編號(hào)為IC4。 6 .555報(bào)警器的編號(hào)為IC5。 7 .74LS00由上至下的編號(hào)為G1、G4 、G5 、G7。 8 .74LS76的編號(hào)依次為G2、G3。9 .74LS32編號(hào)為G6。10 . 復(fù)位開(kāi)關(guān)的編號(hào)K1，開(kāi)始開(kāi)關(guān)的編號(hào) K2。11 . LED2,（綠色）。LED1（紅色）。12 .數(shù)碼管LED。 三、搶答器的工作原理1.正常搶答 搶答前主持人按

12、K1，系統(tǒng)清零。G2的2腳置1,G3的8腳置0,使G2的輸出端15，輸出高電平,G3的輸出端11腳輸出低電平。LED1LED2處于熄滅狀態(tài)。由于G2輸出端15腳為高電平，IC111腳G端也為高電平,等待IC1輸入端的搶答信號(hào)輸入。當(dāng)主持人按下K2開(kāi)關(guān),給IC4輸出端2腳一個(gè)低電平，使IC4輸出端3號(hào)腳，由低電平跳到高電平進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。 此時(shí)電容C3開(kāi)始充電，在充電時(shí)間內(nèi)（定時(shí)的時(shí)間）允許搶答者搶答（約為1.1R3C3）。這時(shí)若某一組的搶答者搶答，則該組的信號(hào)將IC1的輸入端由原來(lái)的高電平跳到低電平，其對(duì)應(yīng)的輸出端為低電平，其余沒(méi)被觸發(fā)的為高電平，同時(shí)IC2的14腳片優(yōu)先編碼輸出端，由高電平跳

13、到低電平，這時(shí)給G2、G3一個(gè)下降沿信號(hào)，使G3的9腳J=0，12腳K=1。 使G2的15腳由高電平跳到低電平，G3的11腳仍為低電平，其所連接的LED1 不亮，由于G2的輸出端15腳為低電平， CI1的11腳也為低電平，鎖存搶答信號(hào)，搶答者的編號(hào)經(jīng)IC2、IC3最終在 LED上顯示。同時(shí)由于IC4的3腳輸出為高電平，經(jīng)G4、G5觸發(fā)LED2亮，并經(jīng)G6 給IC5的4腳高電平，使其發(fā)出報(bào)警聲音。提示有人搶答成功。 若要重新開(kāi)始一輪搶答，則由主持人按K1開(kāi)關(guān)，然后重復(fù)上述過(guò)程。 搶答舉例： 主持人按下開(kāi)關(guān)K1后，又按下開(kāi)關(guān)K2，計(jì)時(shí)開(kāi)始。這時(shí)若S8搶答開(kāi)關(guān)按下，IC1的輸入端3腳由1變到0，對(duì)應(yīng)

14、的輸出端2腳也為0。經(jīng)過(guò)G1輸出為1，同時(shí)IC3的輸入端6腳為1，又將觸發(fā)IC2輸入端4腳為0，其余IC2輸入端為1，IC2對(duì)應(yīng)的輸出端6、7、9腳都為0。使IC3的輸入端2、1、7腳也都為0，則IC3的輸入端對(duì)應(yīng)編碼DCBA=1000，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示“8”字符。 同時(shí)IC2的14腳為低電平，將觸發(fā)G2G3 ，使G2的15腳為低電平，將第8組信號(hào)鎖存（其他信號(hào)不能再輸入）同時(shí)由于K2開(kāi)關(guān)按下，IC4的2腳為低電平，3腳輸出高電平，經(jīng)G7使G3輸出端11腳為低電平，則LED1不亮。經(jīng)G4、 G5 使LED2亮，同時(shí)G6給IC5的4腳高電平，觸發(fā)IC5報(bào)警發(fā)聲，這時(shí)可以看到數(shù)碼管上顯示8號(hào)搶答成功

15、。 2、違規(guī)搶答 ：提前搶答： 在主持人按下K1開(kāi)關(guān)之后，按下K2開(kāi)關(guān)之前就有人搶答。這時(shí)只給G2的2腳1，G3的8腳0信號(hào)，G2的15腳輸出高電平，G3的11腳為低電平。若有人按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)，則IC1的某一輸入端由高電平跳到低電平，其對(duì)應(yīng)的輸出端也為低電平，同時(shí)IC2的14腳為低電平，給G2、G3一個(gè)下降沿信號(hào)，由于沒(méi)按K2，IC43腳為低電平經(jīng)G7使G3的9腳J=1、12腳K=0， G3的輸出端11腳高電平，觸發(fā)LED1亮，并經(jīng)G6給CI5的4腳高電平使IC5報(bào)警發(fā)聲，提示有人提前搶答，同時(shí)G2的15腳為低電平，搶答者的信號(hào)被鎖存，經(jīng)IC2、IC3最終在LED上顯示搶答者號(hào)碼。提前搶答舉例：

16、 當(dāng)按下開(kāi)關(guān)K1后S1搶答，這時(shí)G2的15腳輸出高電平，G3的11腳輸出高電平、觸發(fā)LED1亮，經(jīng)G6給IC5的4腳高電平使其報(bào)警發(fā)聲。同時(shí)IC1的輸入端4腳為0，5腳為0。使IC23腳為0其余都為1，對(duì)應(yīng)輸出端6、7、9腳為0、0、1。則IC3的輸入端7、1、2腳為1、0、0，由于IC1的2腳為1，則G13腳為0，則IC3的6腳為0，則IC3的輸入端DCBA=0001，在數(shù)碼管上顯示“1“；同時(shí)IC2的14腳為低電平，將給G2、G3下降沿，使G2的15腳為低電平，鎖存S1的信號(hào). 數(shù)碼管上顯示違規(guī)搶答者號(hào)碼。：超時(shí)搶答： 即按下開(kāi)關(guān)K1之后，又按下開(kāi)關(guān)K2，并且規(guī)定的搶答時(shí)間已經(jīng)結(jié)束，又有人按下?lián)尨鸢粹o。按下K1后，G2的15腳為高電平。G3的11腳低電平，LED1、LED2處于熄滅狀態(tài)。若這時(shí)有人按下?lián)尨鸢粹o，則IC1的某一輸入端由高電平跳到低電平，其對(duì)應(yīng)的輸出端也為低電平，同時(shí)IC2的輸出端14腳為低電，給G2、G3下降沿信號(hào)， G3的11腳跳到高電平，LED1亮，同時(shí)G2的15腳變到低電平，鎖存搶答信號(hào)，并顯示搶答者號(hào)碼，發(fā)出報(bào)警聲音。 超時(shí)搶答舉例： 按下開(kāi)關(guān)K1，又按下開(kāi)關(guān)K2，并且規(guī)定的搶答時(shí)間已結(jié)束。若這時(shí)S4搶答，使IC1的輸入端13腳為0，12腳為0。則IC2的輸入端13腳為0其余為1，