8路计时抢答器课程设计报告.docx

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8路计时抢答器课程设计报告

组员：

王辰硕石昕喆毕卓滔

杨潘君杨锐胡敏

指导教师：

杨斌

完成时间：

2019年7月10日

西北工业大学明德学院

八路抢答器课程设计报告

一、设计任务与要求

1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛使用，分别用8个按钮S0~S7表示。

2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3.抢答器具有锁存和显示功能，即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出警报声响提示。

选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30s）。

当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的响声，持续时间为0.5s左右。

5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6.如果定时时间已到，无人抢答，则本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

二、设计方案与单元电路设计

1.数字抢答器总体方框图

如图3-1所示。

其工作原理为：

接通电源后，主持人。

将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灯灭，定时器显示设定时间；主持人将开关至于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。

定时器倒计时，扬声器给出声响提示。

选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：

优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示，并且定时器停止，禁止二次抢答，定时器显示剩余时间。

如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。

2.单元电路设计

（1）抢答器电路

参考电路如图3-2所示，该电路完成两个功能:

一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码器显示电路显示编号；二是其他选手按键操作无效。

其工作过程为开关S置于“清除”端时，RS触发器Q端均为0,4个触发器输出置零，使74LS48的

=0，使之处于灭灯状态。

当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S6）,74LS148的输出YEX经RS锁存后，Q1=1,

=1,74LS48处于工作状态，Q4Q3Q2=101,经译码显示为“5”。

此外，Q1=1,使74LS148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

线此时由于仍为Q1=1,使

=1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。

如有再次抢答须由主持人将S开关重新置“清除”，然后再进行下一轮抢答。

74LS148为3-8线优先编码器，其功能如表1所示;74LS48真值表如表2所示；74LS279真值表如表3所示；74LS192真值表如表4所示。

图3-2数字抢答器电路

表1.74LS148功能真值表

表2.74LS48功能真值表

表3.74LS279管脚图及真值表

表4.74LS192功能真值表及引脚图

（2）定时电路

由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。

可预置时间的定时电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3-3所示。

图3-3可预置时间的定时电路

（3）报警电路

由555定时器和三极管构成报警电路如图3-4所示。

其中555构成多谐振荡器，震荡频率f0=1.43/[（R1+2R2）C]，其输出信号经三极管推动扬声器。

PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

图3-4.报警电路

（4）时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

1）主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

2）当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

3）当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。

根据上面的功能要求以及图3-2所示，设计的时序控制电路如图3-5所示。

图中，门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输入使能端。

图3-4的工作原理是主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自于图2中的74LS279的输出Q1=0,经G3反相，A=1,则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。

同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为1，门G2的输出为0，使74LS148处于正常工作状态。

当选手在定时时间内按动抢答键时，Q1=1,经G3反相，A=0，封锁CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出为1,74LS148处于禁止工作状态。

当定时时间到时，则“定时到信号”为0，门G2的输出为1,74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。

同时，门G1处于关门状态，封锁CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能3）的要求。

集成单稳态触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。