第七组 抢答器.docx
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第七组抢答器
八路数字抢答器
摘要
本设计方案主要由时序控制部分`定时部分`抢答部分和报警部分四大模块组成。
实现了融控制`定时`抢答`报警于一体的数字化功能。
是较为理想的智能数字抢答器。
本方案的时序控制系统主要通过与门`非门`与非门等逻辑器件实现。
定时系统采用555定时器组成，通过预制时间对计数器控制，抢答系统采用优先编码器74LS148和锁存器74LS279控制，由74LS48译码器驱动数码管显示组别和时间。
目录
一、方案论证和比较2
二．单元电路设计和原理3
1.总体电路3
2.抢答电路设计4
3.报警电路的设计6
4.时序控制电路设计7
三、系统测试8
1.测试仪器9
2.测试数据9
3.测试结果9
四、结束语9
五、参考资料10
一、方案论证和比较
方案一：
采用MCS-51单片机为核心，信号经单片机控制。
此系统满足本题目要求，但软件部分较难实现。
系统框图：
方案二：
采用74LS273和二极管等元件组成，如下图：
图1
由8个二极管和一个精闸管组成抢达和锁存功能，该电路性价比教好，但二极管敏感度太高，性能恐怕难以实现。
方案三：
采用锁存器74LS279和译码器74LS48实现锁存和抢答。
该方案较易实现，生产性价比也较好。
比较以上三种方案，采用第三种。
二．单元电路设计和原理
1.总体电路
该电路由时序控制部分定时部分`抢答部分和报警部分四大模块组成。
图2
2.抢答电路设计
抢答电路设计：
抢答电路的功能有两个：
一是可以分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码电路显示用。
二是要是其他的选手的按键操作无效，故选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能。
工作原理：
当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS触发器的R段为低电平。
输出端4Q~1Q全部为低电平。
于是74LS148BI=0，显示器灭灯。
74LS148的选通输入端ST=0，处于工作状态，此时锁存电路不工作。
当主持人开关拨到“开始”位置时。
优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7……I0输入信号。
当有选手将按键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，Yex=0经RS锁存器后CTR=1，BI=1，74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。
此外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其他键的输入。
当按下的键松开后74LS148的Yex为高电平但由于CTR维持高电平不变所以74LS148仍处于禁止工作状态，其他按键的工作状态不被接受。
这样就保证了抢答者的优先性和抢答电路的准确性。
当优先抢答着回答完问题后，由主持人操作控制开关S使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
3定时电路
定时电路部分是以两片计数器74LS192为核心的电路。
其工作原理是：
当LD/=1,CR=0时，若时钟脉冲加入到CPU端，且CPD端=1，则计数器在预置书数的基础上完成加记数的功能。
当加记数到9时，CO/端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加入到CPD端，且CPU=1,则计数器在预置数的基础上完成减记数的功能，当减记数到0时，BO/端发出借位下跳变脉冲。
图3
74LS192的功能表如下图
CPu
CPd
LD
CR
操作
X
X
1
X
X
1
XX
0
1
1
X
0
0
0
1
置数
加计数
减计数
清零
图4
4.报警电路的设计
由NE555定时器和蜂鸣器组成的报警电路。
如图所示。
其中555构成多偕震荡电路。
其输出信号经三极管推动扬声器，PR为控制信号，当PR为高点平时，多偕震荡器工作，反之，电路停震。
报警部分电路如下图
图5
震荡频率
fo=1/[（R1+2R2）Cin2]=1.43/[（R1+2R2）C]
5.时序控制电路设计
时序控制电路设计是抢答器的关键，它主要完成以下三中功能：
（1）主持人将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，没有人抢答时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。
如图3所示
图中G1的作用是控制时钟信号CP的放行和禁止，门G2的作用是控制74LS148的输入使能端ST。
图中的工作原理是：
主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时74LS279的输出CTR=0经G3反相A=1，则从555输出端来的时钟信号CP能够加到74LS279的CPd时钟输入端，定时电路进行递减记时。
同时，在定时时间未到时，74LS192的借位输出端BO2=1，门G2的输出ST=0，使74LS148处于正常工作状态，从而实现功能
（1）的要求。
当选手在定时时间内按动抢答键时CTR=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ST=1，74LS148处于禁止工作状态；从而实现功能
（2）的要求。
当定时时间到时，来自74LS192的BO2=0，ST=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，封锁门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。
74LS121用于控制报警电路及发声的时间。
图6（a）
图6（b）
三、系统测试
测试分两步进行。
一是观察，是定性测试，二是测量，是定量测试。
采用先分别调试各单元模块，调试成功后再进行整个系统的调试，从而提高了调试效率。
1.测试仪器
2.测试数据
3.测试结果
四、结束语
本系统使用译码，锁存实现了8路数字抢答，定时，报警的功能。
使用集成块，门电路等元件，成本低廉，性能可靠。
五、参考资料
[1]康华光（.）[电子技术基础●模拟部分（[M]）]（.）北京（：
）高等教育出版社（，）1999年（.）
[2]陈大钦（.）[电子技术基础实验（[M]）]（.）北京（：
）高等教育出版社（，）2003年（.）
[3]谢自美（.）[电子线路设计●实验●测试（[M]武汉（：
）华中科技大学出版社（，）2002年（.）
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