聲光智力競(jìng)賽搶答器-畢業(yè)論文

PAGEword文檔可自由編輯word文檔可自由編輯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)設(shè)計(jì)(論文)題目:聲光智力竟賽搶答器專業(yè):通信技術(shù)班級(jí):通技06-2學(xué)號(hào):姓名:指導(dǎo)教師:二OO八年十二月三十日四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)通技06-2專業(yè)通信技術(shù)設(shè)計(jì)（或論文）題目聲光智力競(jìng)賽搶答器指導(dǎo)教師姓名職稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備注講師/工程師高級(jí)工程師設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)指標(biāo)①搶答器可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽；②設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)，該開關(guān)由主持人控制；③搶答器具有鎖存與顯示功能；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；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)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止；⑥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。（2）設(shè)計(jì)要求①畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；②元器件及參數(shù)選擇。進(jìn)度安排：第1周~第5周：任務(wù)下達(dá)，理解消化任務(wù)要求；查閱資料；初步設(shè)計(jì)方案確定；第6周~第10周：設(shè)計(jì)方案確定，分模塊部分完成；第11周：查找問題，分析解決難點(diǎn)；第12周~第15周：分模塊調(diào)試，整體電路調(diào)試，論文書寫等；第16周：答辯。主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位)：[1]邱寄帆，唐程山．?dāng)?shù)字電子技術(shù)．北京：人民郵電出版社，2005[2]黃永定．電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[3]謝自美．電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試（第三版）．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006[4]高建新，雷少剛．電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006[5]張有禮，韓愛娟．電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)．北京：北京師范大學(xué)出版社，2005審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年月日備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份word文檔可自由編輯目錄摘要 1第1章緒論 21.1設(shè)計(jì)任務(wù) 21.2課題目的與意義 31.3搶答器的組成框圖 3第2章基本知識(shí)介紹 52.174LS148優(yōu)先編碼器 52.274LS279鎖存器 62.2.174LS279芯片的功能 62.2.274LS279鎖存器電路 72.3555定時(shí)器 72.3.1555定時(shí)器的基本功能 72.3.2555組成的基本電路及應(yīng)用 92.4顯示譯碼器74LS48 112.4.1發(fā)光二極管顯示器 112.4.2譯碼驅(qū)動(dòng)器 112.5芯片74LS192 13第3章電路設(shè)計(jì) 143.1搶答電路設(shè)計(jì) 143.2定時(shí)電路設(shè)計(jì) 153.3聲音電路設(shè)計(jì) 163.4時(shí)序控制電路設(shè)計(jì) 17第４章電路綜合 184.1整機(jī)電路介紹 184.2電路仿真 184.2.1搶答電路的仿真 184.2.2定時(shí)電路的仿真 194.2.3聲音電路仿真 194.3安裝與調(diào)試應(yīng)注意的問題 20總結(jié) 22致謝 23參考文獻(xiàn) 24附錄整機(jī)電路原理圖 25word文檔可自由編輯摘要智力競(jìng)賽搶答器是一個(gè)供參賽組進(jìn)行智力競(jìng)賽的裝置，該裝置由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存電路、譯碼電路將參賽組的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時(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)記時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。本文詳細(xì)介紹了搶答器的設(shè)計(jì)方案、功能及在設(shè)計(jì)過程中所做的改進(jìn)。關(guān)鍵詞搶答電路；定時(shí)電路；報(bào)警電路；時(shí)序控制第1章緒論智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育方式，而搶答就是智力競(jìng)賽中非常常見的一種答題方式。搶答能引起參賽者觀眾的極大興趣，并且能在極短的時(shí)間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)知識(shí)和生活常識(shí)。但是，在這類比賽中于誰(shuí)先誰(shuí)后搶答，在何時(shí)搶答，如何計(jì)算答題時(shí)間等等問題，若是僅憑主持人的主觀判斷，就很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤所以我們就需要一種具備自動(dòng)鎖存，置位，清零等功能智能搶答器來(lái)解決這些問題。在本次設(shè)計(jì)中，將主要設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)搶答器。他要實(shí)現(xiàn)以下主要功能：（1）主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開始；（2）搶答器要有數(shù)據(jù)鎖存與顯示的功能。搶答開始后，若有任何一名選手按動(dòng)搶答按鈕，則要顯示其編號(hào)至系統(tǒng)被主持人清零，并且揚(yáng)聲器發(fā)聲提示，同時(shí)其他人再按對(duì)應(yīng)按鈕無(wú)效；（3）搶答器要有自動(dòng)定時(shí)功能，并且一次搶答時(shí)間由主持人任意設(shè)定。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器自動(dòng)減計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示。同時(shí)揚(yáng)聲器上發(fā)出短暫聲響；（4）參賽選手只有在設(shè)定時(shí)間內(nèi)搶答方為有效搶答。若搶答有效，則定時(shí)器停止工作，并且顯示搶答開始時(shí)間直到系統(tǒng)被清零；（5）若設(shè)定時(shí)間內(nèi)無(wú)選手進(jìn)行搶答（按對(duì)應(yīng)按鈕），則系統(tǒng)短暫報(bào)警，并且禁止選手超時(shí)搶答，定時(shí)器上顯示00。1.1設(shè)計(jì)任務(wù)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)按鈕表示。2．設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(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。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)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6．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。1.2課題目的與意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的追求越來(lái)越高。所開設(shè)的娛樂活動(dòng)也是越來(lái)越多了，例如智力競(jìng)賽搶答，但是往往由于主持人和搶答者本人所造成的誤差而導(dǎo)致活動(dòng)的不公平性。作為一個(gè)當(dāng)代大學(xué)生設(shè)計(jì)一款智力競(jìng)賽搶答器解決了在活動(dòng)中的這一弊端。因此在這畢業(yè)之際設(shè)計(jì)搶答器，不僅讓我鞏固了所學(xué)知識(shí)并應(yīng)用于實(shí)踐，同時(shí)也讓我覺得所學(xué)知識(shí)能貢獻(xiàn)于社會(huì)，所讀的這幾年書是沒有白念的。讓我有了一個(gè)質(zhì)地的飛躍。1.3搶答器的組成框圖定時(shí)搶答器的總體框圖如圖1-1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，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答按鈕時(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)展電路完成定時(shí)搶答功能。搶答搶答按鈕優(yōu)先編碼電路鎖存器譯碼電路顯示電路主持人控制開關(guān)控制電路報(bào)警電路秒脈沖產(chǎn)生電路定時(shí)電路譯碼電路顯示電路主體電路擴(kuò)展電路圖1-1搶答器的組成框圖圖1-1所示定時(shí)搶答器的工作過程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說一聲“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，揚(yáng)聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：（1）優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；（2）揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；（3）控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；（4）控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)恢復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。第2章基本知識(shí)介紹2.174LS148優(yōu)先編碼器表2-1是74LS148電路的功能表，圖2-1是8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148的邏輯符號(hào)。表2-174LS148電路的功能表輸入輸出11111101111111111101000001000100110001101010001110111000111110010001111110110001111111101000111111111110圖2-174LS148的邏輯符號(hào)在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上的編碼信號(hào)。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)，當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。1．編碼輸入從8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148的功能表可以看出，輸入信號(hào)在時(shí)表示發(fā)出編碼信號(hào)，故邏輯符號(hào)輸入端上面均有“-”號(hào)，這表示編碼輸入低電平有效。從功能表中看出，的優(yōu)先權(quán)最高，而的優(yōu)先權(quán)最低。只要，就對(duì)進(jìn)行編碼，而不管其它輸入信號(hào)為何種狀態(tài)。2．編碼輸出端、、從功能表可以看出，74LS148編碼器的編碼輸出是反碼。比如，對(duì)編碼，應(yīng)當(dāng)輸出000，而電路輸出的是111；對(duì)編碼，應(yīng)當(dāng)是101，而電路輸出為010，這點(diǎn)請(qǐng)讀者注意。為此，、、上面都有“-”號(hào)，這表示輸出為反碼。3．選通輸入端只有在時(shí)，編碼器才處于工作狀態(tài)；而在時(shí)，編碼器處于靜止?fàn)顟B(tài)，所有輸出端均被封鎖為高電平。4．選通輸出端和擴(kuò)展輸出端和是為擴(kuò)展編碼器功能而設(shè)置的。從功能表可以看出，只有當(dāng)所有編碼輸入端都是1（即沒有編碼輸入），并且時(shí)，才為0?？梢?，表示“電路工作，但無(wú)編碼輸入”。從功能表還可以看出，只要任何一個(gè)編碼輸入端有0，且，則為0。因此，表示“電路工作，且有編碼輸入”。2.274LS279鎖存器2.2.174LS279芯片的功能其管腳圖2-2如下圖所示：74LS279內(nèi)部是由4個(gè)基本RS觸發(fā)器組成的。當(dāng)有一個(gè)人優(yōu)先搶答后其它的就不能搶答了。其它的雖然有電平輸入，但是輸入的電平保持原態(tài)不變。74LS279內(nèi)部的4個(gè)基本RS觸發(fā)器的R輸入端為高電平有效。圖2-2管腳圖2.2.274LS279鎖存器電路鎖存器參考電路如圖2-3所示。圖中端接主持人控制開關(guān)，搶答前，控制開關(guān)使鎖存器輸出為零。、、、分別與編碼器的輸出端、、和工作狀態(tài)標(biāo)志GS聯(lián)接，當(dāng)有搶答開關(guān)按下，編碼器輸出相應(yīng)的二進(jìn)制代碼，經(jīng)鎖存器保持搶答信息。編碼器工作狀態(tài)標(biāo)志GS使鎖存器輸出為“1”，聯(lián)接到編碼器74LS148的輸入使能端，封鎖其它路輸入，同時(shí)接譯碼電路74LS48的控制端，當(dāng)其為高電平時(shí)，譯碼器工作，當(dāng)其為低電平時(shí)，字型全“滅”。、、與譯碼顯示電路的輸入端相連，控制開關(guān)為主持人所設(shè)，S打向RESET端復(fù)位后才可以搶答。圖2-374LS279鎖存器參考電路2.3555定時(shí)器2.3.1555定時(shí)器的基本功能555定時(shí)器是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用廣泛。外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。555定時(shí)器原理圖及引線排列分別如圖2-4與2-5所示。其功能見表2-2。定時(shí)器內(nèi)部由比較器、分壓電路、RS觸發(fā)器及放電三極管等組成。分壓電路由三個(gè)5K的電阻構(gòu)成，分別給和提供參考電平2/3和1/3。和的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)自6腳輸入大于2/3時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，3腳輸出為低電平，放電管T導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于1/3時(shí)，觸發(fā)器置位，3腳輸出高電平，放電管截止。4腳是復(fù)位端，當(dāng)4腳接入低電平時(shí)，則；正常工作時(shí)4接為高電平。5腳為控制端，平時(shí)輸入2/3作為比較器的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制。如果不在5腳外加電壓通常接0.01μF電容到地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。圖2-4555定時(shí)器內(nèi)部框圖圖2-5555定時(shí)器引腳排列表2-2555定時(shí)器的功能表2.3.2555組成的基本電路及應(yīng)用1．構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路如圖2-6所示，接通電源→電容C充電（至2/3Vcc）→RS觸發(fā)器置0→，T導(dǎo)通，C放電，此時(shí)電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)2加入<1/3Vcc時(shí)，RS觸發(fā)器置1，輸出=1，使T截止。電容C開始充電，按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電容C充電到2/3Vcc時(shí)，翻轉(zhuǎn)，使輸出。此時(shí)T又重新導(dǎo)通，C很快放電，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下一個(gè)觸發(fā)脈沖的到來(lái)作好準(zhǔn)備。其中輸出脈沖的持續(xù)時(shí)間=1.1RC，一般取R=1kΩ~10MΩ，C>1000PF，只要滿足的重復(fù)周期大于，電路即可工作，實(shí)現(xiàn)較精確的定時(shí)。圖2-6單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．多諧振蕩器電路如圖2-7所示，電路無(wú)穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，亦不需外加觸發(fā)信號(hào)，即可產(chǎn)生振蕩（振蕩過程自行分析）。電容C在1/3Vcc--2/3Vcc之間充電和放電。555電路要求R1與R2均應(yīng)大于或等于1kΩ，使R1+R2應(yīng)小于或等于3.3MΩ。圖2-7多諧振蕩器3．密特觸發(fā)器電路如圖2-8所示。Vs為正弦波，經(jīng)D半波整流到555定時(shí)器的2腳和6腳，當(dāng)上升到2/3Vcc時(shí)，從1→0；下降到1/3Vcc時(shí)，又從0→1。電路的電壓傳輸特性如圖2-1所示?；夭铍妷海害=1/3Vcc（2-1）圖2-8施密特觸發(fā)器圖2-9電壓傳輸特性2.4顯示譯碼器74LS482.4.1發(fā)光二極管顯示器8段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器BS201/202（共陰極）和BS211/212（共陽(yáng)極）的等效電路如圖2-10所示。其中，BS201和BS211每段的最大驅(qū)動(dòng)電流約10mA，BS202和BS212每段的最大驅(qū)動(dòng)電流約15mA。驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器的譯碼器輸出為高電平有效，如74LS48、CC4511；而驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極顯示器的譯碼器輸出為低電平有效，如74LS46、74LS47等。a）共陽(yáng)極LEDb)共陰極LED圖2-10發(fā)光二極管顯示器2.4.2譯碼驅(qū)動(dòng)器74LS48為BCD-7段譯碼器，74LS48用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管顯示器。74LS48的內(nèi)部有升壓電阻，因此無(wú)需外接電阻（可以直接與顯示器相連接）。74LS48的功能表如表2-3所示，其中為8421BCD碼輸入端，a~g7段譯碼輸出端。表2-374LS48功能表功能或數(shù)字輸入輸出顯示字形abcdefg滅燈試燈動(dòng)態(tài)滅零xx0x10xxxxxxxx00000(輸入)10000000011111110000000滅燈8滅燈0123456789101112131415111x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111111111111111111111111100110000110110111110010110011101101100111111110000111111111110110001101001100101000111001011001111100000000123456789－注：是一個(gè)特殊端，有時(shí)用作輸入，有時(shí)用作輸出。各使能端功能簡(jiǎn)介如下：：燈測(cè)試輸入使能端。當(dāng)=0時(shí)，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器各段全亮，因此，=0可用來(lái)檢查74LS48和顯示器的好壞。：動(dòng)態(tài)滅零輸入使能端。在=1的前提下，當(dāng)=0且輸入=0000時(shí)，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器各段全滅，而當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為非零數(shù)碼時(shí)，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)意義位的零進(jìn)行消隱。：靜態(tài)滅燈輸入使能端，只要=0，不論輸入為何種電平，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器滅燈（此時(shí)為輸入使能）。RBO：動(dòng)態(tài)滅零輸出端。在不使用功能時(shí)，為輸出使能（其功能是只有在譯碼器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)滅零時(shí)RBO=0，其它時(shí)候RBO=1）。該端主要用于多個(gè)譯碼器級(jí)聯(lián)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)意義的零進(jìn)行消隱。實(shí)現(xiàn)整數(shù)位的零消隱是將高位的RBO接到相鄰低位的，實(shí)現(xiàn)小數(shù)位的零消隱是將低位的RBO接到相鄰高位的。2.5芯片74LS19274LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如圖2-11所示a）引腳排列b）邏輯符號(hào)圖2-1174LS192的引腳排列及邏輯符號(hào)圖中：為置數(shù)端，為加計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，MR為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)端。其功能如表2-4所示。表2-474LS192的功能表輸入輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01×××××××000000××dcbadcba011××××加計(jì)數(shù)011××××減計(jì)數(shù)第3章電路設(shè)計(jì)3.1搶答電路設(shè)計(jì)搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按按鈕的先后，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鈕操作無(wú)效。選用優(yōu)先譯碼器74LS148和鎖存器74LS279可以完成上述功能，其電路組成如圖3-1所示。圖3-1搶答電路工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清除”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出端（4Q～1Q）全部為低電平。于是74LS48的=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸出端，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人開關(guān)撥到“開始”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)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將按鈕按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出=010，=0經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，，74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器上顯示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖其他按鈕的輸入。當(dāng)按下的按鈕松開后，74LS148的為高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他按鈕的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。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)先搶答者回答完問題后。由主持人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。3.2定時(shí)電路設(shè)計(jì)該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、74LS192十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器、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3-2所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路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。74LS192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；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)，BO2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3-2具體講一下標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路的原理。圖中電容C的放電時(shí)間和充電時(shí)間分別為：（3-1）（3-2）于是從NE555的3端輸出的脈沖的頻率為（3-3）結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮到元器件的成本，選擇的電阻值為R1=15KΩ，R2=68KΩ，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。圖3-2可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路3.3聲音電路設(shè)計(jì)由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖3-3所示。其中，555構(gòu)成多諧振蕩器，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3-3報(bào)警電路3.4時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能。1．主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。2．當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。3．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。根據(jù)上面的功能要求以及圖3-1和圖3-2，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖3-4所示。圖中，門G1的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行和禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端。圖3-4a)所示電路的工作原理是：主持人控制開關(guān)從“清除”位置撥到“開始”位置時(shí)，來(lái)自圖3-1的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。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，來(lái)自圖3-2所示74LS192的借位輸出端，門G2的輸出=0，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能（1）的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，CTR=1，經(jīng)G3反相，A=0，封鎖CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門G2的輸出，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能（2）的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到了，來(lái)自74LS192的，，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能（3）的要求。74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。a）搶答與定時(shí)電路的時(shí)序控制電路b）報(bào)警電路的時(shí)序控制電路圖3-4時(shí)序控制電路第４章電路綜合4.1整機(jī)電路介紹經(jīng)過以上各單元電路的設(shè)計(jì)，可以得到定時(shí)搶答器的整機(jī)電路，如圖4-1所示。U1、U2、U5、U9、U11組成了搶答電路，U3、U4、U6、U7、U8、U9、組成了定時(shí)電路，U10、U13組成了報(bào)警電路，U12為報(bào)警電路的時(shí)序控制電路。圖4-1整機(jī)電路4.2電路仿真4.2.1搶答電路的仿真主持人的控制開關(guān)為0，參賽選手的搶答按鈕為1~8。分別用鍵盤上的0~8號(hào)鍵與其一一對(duì)應(yīng)來(lái)進(jìn)行控制，當(dāng)把圖畫完整后就按EWB的運(yùn)行開關(guān)，如果主持人把開關(guān)打在清除端則顯示器上始終顯示0，如果主持人把開關(guān)打在開始端則顯示器顯示選手所對(duì)應(yīng)的號(hào)數(shù)，其仿真圖如圖4-2所示。圖4-2搶答電路仿真4.2.2定時(shí)電路的仿真先在EWB中畫好定時(shí)電路部分的電路圖，再按下EWB軟件中的仿真運(yùn)行開關(guān)，則可見顯示器上從預(yù)置的時(shí)間30秒開始倒計(jì)時(shí)，其仿真圖如圖4-3所示。圖4-3定時(shí)電路仿真4.2.3聲音電路仿真當(dāng)輸入的控制信號(hào)為高電平時(shí)電路才能仿出波形，且波的頻率，否則不能。聲音電路的仿真電路圖與波形圖分別為圖4-4圖4-5所示。圖4-4聲音電路仿真圖4-5聲音電路波形4.3安裝與調(diào)試應(yīng)注意的問題在EWB中找74LS這些芯片的時(shí)候沒有寫LS比如：74LS48就只寫成7448。在畫圖時(shí)要注意各個(gè)引腳的連接，因?yàn)樵谲浖幸_的標(biāo)號(hào)與芯片的邏輯圖的標(biāo)號(hào)是不一樣的。在調(diào)試的時(shí)候一定要記得是不是有哪個(gè)開關(guān)應(yīng)該打開還是關(guān)閉，否則就始終要不到自己所需要的結(jié)果。此設(shè)計(jì)中不足就是搶答部分的譯碼只能顯示1~7而不能顯示8這個(gè)數(shù)字，還有就是不能聽到報(bào)警的聲音，只能觀看它的波形。總結(jié)實(shí)用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競(jìng)賽活動(dòng)中不可缺少的設(shè)備，在國(guó)內(nèi)外都是比較有用的，而它的發(fā)展也是比較快的，從一開始的光具有搶答鎖定功能的一個(gè)電路，到現(xiàn)在的具有倒計(jì)時(shí)、定時(shí)、自動(dòng)（或手動(dòng)）復(fù)位、報(bào)警（即聲響提示，有的以音樂的方式來(lái)體現(xiàn)）、屏幕顯示、按