【正文】 選手先按下?lián)尨鹌鳎蜁?huì)將編碼器鎖死，不再對其他組進(jìn)行編碼。通過 74LS48譯碼器使搶答組別數(shù)字顯示 07。 如有再次搶答需由主持人將 S 開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。 RS觸發(fā)器： 1. 保持狀態(tài)。當(dāng)輸入端接入 S =R =1的電平時(shí)，如果基本 SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài) Q = Q =0，則觸發(fā)器次態(tài) Q = Q =0；若基本 SR觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài) Q =0、 Q =1，則觸發(fā)器次態(tài) Q =0、 Q =1。即 S =R =1時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。 2. 置 0狀態(tài)。當(dāng) S =1， R =0時(shí)，如果基本 SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為 Q = Q =0，因 R =0，會(huì)使 Q =1，而 Q =1與 S =1共同作用使 Q 端翻轉(zhuǎn)為 0；如果基本 SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為 Q =0、 Q =1，同理會(huì)使 Q =0，Q =1。只要輸入信號(hào) S =1， R =0，無論基本 SR觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)使輸出次態(tài)置為 02021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 9 態(tài)。 3. 置 1狀態(tài)。當(dāng) S =0、 R =1時(shí)，如果觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為 Q =0、 Q =1，因 S =0，會(huì)使 G1的輸出端次態(tài)翻轉(zhuǎn)為 1，而 Q =1 和 R =1共同使 G2的輸出端 Q =0；同理當(dāng) Q = Q =0，也會(huì)使觸發(fā)器的次態(tài)輸出為 Q = Q =0；只要 S =0、 R =1，無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)將觸發(fā)器置 1。 4. 不定狀態(tài) 。當(dāng) S =R=0時(shí)，無論觸發(fā)器的原狀態(tài)如何，均會(huì)使 Q =1， Q =1。當(dāng)脈沖去掉后，S 和 R同時(shí)恢復(fù)高電平后，觸發(fā)器的新狀態(tài)要看 G1 和 G2兩個(gè)門翻轉(zhuǎn)速度快慢，所以稱 S =R =0是不定狀態(tài)，在實(shí)際電路中要避免此狀態(tài)出現(xiàn)?；?RS觸發(fā)器的邏輯圖、邏輯符號(hào)和波形圖如圖 31所示。 （ a）邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào) (c) 波形圖 圖 31 基本 RS 觸發(fā)器 表 31 74LS148 真值表 輸 入 輸 出 amp。 amp。 Q Q G1 G2 R S S R R S Q Q R S Q 置 0 置 1 保持 2021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 10 LS148的輸入端和輸出端低電平有效。 0I ~ 7I 是輸入信號(hào)， 2Y ~0Y 為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)，SI ＝ 1時(shí)，編碼器禁止編碼，當(dāng) SI ＝ 0時(shí)，允許編碼。 SY 是技能輸出端，只有在 SI ＝ 0，而 0I ~7I均無編碼輸入信號(hào)時(shí)為 0。 EXY 為優(yōu)先編碼輸出端，在 SI ＝ 0而 0I ~ 7I 的其中之一有信號(hào)時(shí)， EXY＝ 0。 0I ~ 7I 各輸入端的優(yōu)先順序?yàn)椋?7I 級(jí)別最高， 0I 級(jí)別最低。如果 7I ＝ 0（有信號(hào)），則其它輸入端即使有輸入信號(hào)，均不起作用，此時(shí)輸出只按 7I 編碼， 2Y 1Y 0Y ＝ 000。優(yōu)先編碼被廣泛用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，當(dāng)有多個(gè)外設(shè)申請中斷時(shí)，優(yōu)先編碼器總是給優(yōu)先級(jí)別高的設(shè)備先編碼。 sI 0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7I 2Y 1Y 0Y EXY sY 1 X X X X X X X X 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 X X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 X X X X X X 0 1 0 0 1 0 1 0 X X X X X 0 1 1 0 1 0 0 1 0 X X X X 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 X X X 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 X X 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 X 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 11 顯示電路 工作原理： 當(dāng)其中一個(gè)選手按下?lián)尨鹌骱螅?74LS148編碼器其中一個(gè)輸入端為 0，例如，當(dāng) 1號(hào)選手按下開關(guān)，則 Q1輸入為 0，此時(shí) Q6Q5Q4Q3Q2Q1 為 111110，輸出 Y2Y1Y0為 110經(jīng)過 74LS48譯碼器為 001,則在七段數(shù)碼管上顯示“ 1” 表 74LS148芯片真值表 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Y1 Y2 Y3 EO GS 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 X 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 X X 0 1 1 1 1 0 0 1 0 X X X 0 1 1 0 1 1 1 0 X X X X 0 1 0 1 0 1 0 X X X X X 0 0 0 1 1 0 表 A B C D a b c d e f g 字形 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 3 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 5 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 二進(jìn)制譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)按特定含義翻譯成對應(yīng)輸出信號(hào)的電路。也稱為變量譯碼器。若輸入端有 n 位，代碼組合就有 2n 個(gè)，當(dāng)然可譯出 2n個(gè)輸出信號(hào)。 顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是 BCD 七段譯碼器。其輸出是驅(qū)動(dòng)七段字形的七個(gè)信號(hào)，常見產(chǎn)品型號(hào)有 74LS4 74LS47 等。 2021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 12 字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成。電子計(jì)算器，數(shù)字萬用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而 LED 數(shù)碼顯 示器是最常見的。通常有紅、綠、黃等顏色。 LED 的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約 ~3V，驅(qū)動(dòng)電流為幾十毫安。圖 13是七段 LED數(shù)碼管的引線圖和顯示數(shù)字情況。 74LS47 譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是低電平有效，所以配接的數(shù)碼管須采用共陽極接法；而 74LS48 譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。數(shù)碼管常用型號(hào)有 BS20 BS202 等。圖 31（ a）是 共陰式 LED數(shù)碼管的原理圖，使用時(shí)，公陰極接地， 7 個(gè)陽極 a~g由相應(yīng) 的 BCD 七段譯碼器來驅(qū)動(dòng)。 報(bào)警電路 工作原理： 報(bào)警電路由兩個(gè) 555定時(shí)器構(gòu)成。 由圖中可以看到 ,接上電源后 ,當(dāng)信號(hào)輸入為高電平時(shí) ,第一個(gè) 555連接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出為低電平 ,處于穩(wěn)定狀態(tài) ,這時(shí) ,右邊的多諧振蕩器的復(fù)位輸入為低電平 ,所以其輸出也為低電平 .揚(yáng)聲器不發(fā)音 .當(dāng)信號(hào)輸入為低電平時(shí) ,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā) ,處于暫穩(wěn)態(tài) ,此時(shí)其輸出為高電平 ,輸入到多諧振蕩器的復(fù)位端 ,多諧振蕩工作 ,輸出為頻率為 .這樣揚(yáng)聲器就會(huì)以 。要求持續(xù) 2~3秒，可調(diào)節(jié)電阻和電容實(shí)現(xiàn)。假設(shè) t=3s，電阻分別為 20k、 273k、 、 ，電 容分別為 100pf、 100pf、 。 定時(shí)電路 工作原理： 定時(shí)電路由兩片 74LS160構(gòu)成，其本身為十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，真值表如下所示： 表 CLK MR PE S1 S2 Q X X 1 X X 全 0 ↑ 1 0 X X 預(yù)置數(shù) ↑ 0 0 1 1 計(jì)數(shù) X 0 0 0 X 保持 X 0 0 X 0 保持 當(dāng)有效脈沖邊沿過來時(shí)，有兩片 74LS160構(gòu)成的 31進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，當(dāng)片 1輸出為 0001，片二輸出為 1100，即轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制時(shí)是 30，此時(shí)片 1Q0 輸出和片 二 Q0、 Q1 輸出經(jīng)過三輸入與非門后2021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 13 為“ 0”，使片 1的 CET、 CEP輸入為 0，片 1停止工作，所以數(shù)碼管顯示 30。 秒脈沖發(fā)生電路 工作原理： 由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器經(jīng)過調(diào)整電阻電容能改變秒沖周期。當(dāng)R1=15K， R2=68K， C1=10uF 時(shí)， T=1s。 第 4 章 軟件仿真 仿真電路圖 1搶答器電路 2021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 14 圖 圖 2021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 15 圖 定時(shí)電路 仿真過程 在測試好整個(gè)電路后，先 將開關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間：再將開關(guān)置“開始”狀態(tài)，宣布“開始 ” 搶答器工作。若是主持人開關(guān)并未置 “ 開始 ” ，此時(shí)進(jìn)行搶答，此次在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，看指示燈的的亮暗情況及警鈴是否響。按后再將開關(guān)撥到”清零“狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器設(shè)定時(shí)間，再將開關(guān)值”開始“狀態(tài)，之后，先不搶答，等已過了定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間后，在進(jìn)行搶答，觀察指示燈的的亮暗情況及警鈴是否響。然后再將開關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí) 間：先不將開關(guān)值“開始“狀態(tài)，進(jìn)行搶答，觀察指示燈的的亮暗情況及警鈴是否響。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷，編號(hào)鎖存，編號(hào)顯2021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 16 示，揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止，禁止二次搶答，定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作 “ 清除 ” 和 “ 開始”狀態(tài)。 仿真結(jié)果 仿真過程中，沒有錯(cuò)誤，所有的可能都進(jìn)行了仿真，都出現(xiàn)了對應(yīng)的正確的結(jié)果。 第 5 章 安裝調(diào)試 安裝調(diào)試過程 1．在調(diào)試搶答器主電路時(shí)，主電路對于搶答按鍵的輸入不能鎖存且一上電 74ls148的 EI端就跳變?yōu)楦?電平鎖存芯片，致使 74ls48譯碼輸出給數(shù)碼管為 0。 2．調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)到 0的時(shí)候不能停止。 3．在測試報(bào)警電路的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器不工作，報(bào)警功能失效。 4．調(diào)試計(jì)分電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)按鍵有抖動(dòng)現(xiàn)象，致使計(jì)分時(shí)按一次鍵分值變化好幾次。 故障分析 1．在調(diào)試搶答器主電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)主電路對于搶答按鍵的輸入不能鎖存且一上電 74ls148 的 EI 端就跳變?yōu)楦唠娖芥i存芯片，致使 74ls48譯碼輸出給數(shù)碼管為 0。 解決方法：反復(fù)的調(diào)試分析其電路原理，并用示波器測試輸入的電源，發(fā)現(xiàn)紋波非常之大，之后在電源輸出端并接一 個(gè) 220uf的電解電容和一個(gè) ，再用示波器測試發(fā)現(xiàn)紋波減少很多；然后再在 74ls148的使能端 EI并接一個(gè) ，很好的消除了開關(guān)電源帶來的紋波干擾，使搶答電路正常的工作。 2．調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)到 0的時(shí)候不能停止。 解決方法 。 高位 192顯示 0的時(shí)候， BO2端輸出低電平，因此可以利用這信號(hào)與門鎖住低位 192的秒脈沖輸入信號(hào)。 3．在測試報(bào)警電路的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器不工作，報(bào)警功能失效。 解決方法：在通過對單穩(wěn)觸發(fā)器 74ls121的測試后發(fā)現(xiàn)其能正常工作， 555在 121觸發(fā)后 3腳會(huì)有一個(gè)高脈沖輸出，說明 555也能正常工作，在檢查后級(jí)推動(dòng)蜂鳴器工作電路時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè) 8050管腳裝反，原因是 protel99里的封裝與 8050的封裝不同。解決這個(gè)問題后可以報(bào)警，但是聲音很小，于是去掉了 100uf的耦合電容，問題解決。 4．調(diào)試計(jì)分電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)按鍵有抖動(dòng)現(xiàn)象，致使計(jì)分時(shí)按一次鍵分值變化好幾次。 解決方法：在按鍵輸出口并接一個(gè)電容，去除抖動(dòng)，但是效果不佳，但是相對沒有加之前情況要2021 屆應(yīng)用電子數(shù)字式競賽搶答器畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 17 好很多，對于純數(shù)字邏輯芯片，可以使用鎖存器對按鍵進(jìn)行消抖，效果要比電容好得多。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 接通電源， 開關(guān)打到預(yù)置端，倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示 30。主持人撥動(dòng)開關(guān)