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1、8路抢答器论文简易抢答器1、设计目的抢答器电路设计方案很多,有用专用芯片设计的、有用复杂可编程逻辑电路设计的、有用单片机设计制作的、也有用可编程控制器完成的,但由于专用电路芯片通常是厂家特殊设计开发的,一般不易买到或价格较高,用其它方式设计的需要设计者具有相应的理论知识,并要通过仿真器、应用软件、计算机等辅助设备才能验证完成,不利于设计者的设计和制作。而有些实际竞赛的场合,只要知足显示抢答有效和有效组别即可,故我打算不用所给的参考电路,而用一片74LS3738位的数据锁存器来实现此简易抢答器的功能。这是一个显示方式简单、价格低廉、经济实用的抢答器。在要求不高的场合,能完全符合需要。2、设计要求
2、1、抢答器分为8组,每组序号分别为1、2、3、4、5、6、7、8,按键SB0-SB7分别对应8组,抢答者按动本组按键,组号立即在LED显示器上显示,同时封锁其他组的按键信号。2、系统外设去除键,按动去除键,LED显示器自动清零灭灯。3、数字抢答器定时为30s,通过控制键启动抢答器后,要求30s定时器开场工作,发光二级管点亮。4、抢答者在30s内进行抢答,则抢答有效,假如30s定时到时,无抢答者,则本次抢答无效,系统短暂报警。(5)、抢答者违规显示。3、设计原理3.1抢答器总体原理框图如图1所示为总体原理框图。其工作原理为:接通电源后,主持人将开关FW拨到清零状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器
3、灭灯,定时器显示设定时间;主持人将开关置;开场状态,公布开场抢答器工作。定时器开场倒计时。选手在规定的30s定时时间内抢答时,抢答器完成:优先判定、编号显示、扬声器提示,倒计时显示。当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。假如再次抢答必须由主持人再次操作去除和开场状态开关。图1抢答器原理框图3.2单元电路设计3.2.1抢答器电路设计电路如图2所示。电路选用1片8位数据锁存器74LS373,8只组别按键开关KEY_1KEY_8,8组别抢答有效的状态显示发光二极管LED_1LED8,一个复位按键FW等组成。该电路主要完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编
4、号,对应的LED亮;二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。图2抢答器电路图表1为74LS373的逻辑状态表。图3为MOTOROLA公司的74LS373的封装形式。表174LS373逻辑状态表图374LS373的封装形式工作经过:该8路竞赛抢答器,每组受控于一个抢答按键开关,高电平表示抢答有效;设置主持人控制FW用于控制整个系统清0和抢答有效开场控制的启动。每按下一次复位键FW时,使8D锁存器的控制端G为高电平,若组别按键开关KEY_1KEY_8中任何一个都没按下,即对应8D锁存器的输入端D均为低电平,则此时8个输出端均为低电平,对应的发光二极管均不点亮,表示抢答者正在准备状态;按下复位键FW时
5、,8D锁存器的控制端G为高电平,若组别按键开关KEY_1KEY_8中存在一个或几个处于按下状态,即与之对应的8D锁存器的输入端D为高电平,此时与之对应的8D锁存器的输出端立即为高电平,对应的发光二极管被点亮,表示抢答者违规了;只要每按下一次复位键FW,并在复位键FW抬起后,抢答才是有效的。系统具有第一抢答信号鉴别何锁存的功能。在主持人将系统复位并使抢答有效开场后,第一抢答者按下抢答按钮,对应的输入引脚接高电平1。或门电路使三极管VT1基极得到高电位,将8D锁存器的输入信号锁存在了输入端,输入端的信号变化将不再影响输出端。对应点亮的发光二极管指示出第一抢答者的组别。在显示有效的组别的同时,可以同
6、时采用蜂鸣器警示。3.2.230s定时电路在30秒内,首先按动序号开关的组号立即被锁存到LED显示器上,与此同时,8D锁存器禁止工作,封锁其他组的按键信号。若定时时间30秒已到而无抢答者,锁定编码器,抢答按键信号无效,同时定时器输出信号,是报警电路发出短暂报警信号,讲明本次抢答无效,发光二极管熄灭。30秒定时电路采用图4所示电路,图中当主持人按下开关时,为30秒计数器送入置数信号,计数器完成置数。当释放开关后,计数器进行递减计数,当计数器为零时,封锁秒脉冲,计数器停止计数,并且封锁74LS373是按键信号不能再进入,使抢答无效。图4定时电路我又输出了两路BO信号,分别为两个74LS192的借位
7、脉冲信号。通过仿真来观察进位脉冲,以便于外围电路的扩展。30秒定时电路使用的元件:74LS192、与非门74LS00、开关。如下所示:表2为74LS192逻辑状态表功能表。74LS192是十进制同步加法/减法计数器。表274LS192逻辑状态表3.2.3秒脉冲产生电路秒脉冲发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。实现这样矩形波的方法很多,能够由非门和石英振荡器构成,能够由单稳态电路构成,能够由施密特触发器构成,可以以由555电路构成等等。不同的的电路对矩形波频率的精度要求不同,由此能够选用不同电路构造的脉冲信号发生器。本设计中由于秒脉冲信号作为计时器的计时脉冲,其精度直接影响计数器的精度,因而要求秒脉冲信号有比拟高的精度。一般情况下,要作出一个精度比拟高、频率很低的振荡器有一定的难度,工程上解决这一问题的办法是先做一个频率比拟高的矩形波振荡器,然后将其输出信号通过计数器进行多极分频,就能够得到频率比拟低、精度比拟高的脉冲信号发生器,其精度取决于振荡器的精度和分频级数。根据这样的思路设计出图5所示的秒脉冲信号发生器。图5秒脉冲信号发生器3.2.4报警电路报警电路采用如图6所示电路,由555定时器和三极管构成。其中555构成多谐振荡器,振荡频率fo=1。43/RI+2R2C,其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号,当PR为高电平常,多谐振荡器工作,反之,电路停振。
限制150内