【正文】 先后，開(kāi)始搶答的時(shí)間以及回答問(wèn)題的時(shí)間等問(wèn)題，僅憑主持人的主觀判斷很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。為了規(guī)范比賽秩序，我們需要一種具有自動(dòng)鎖存，置位，清零等功能的搶答器來(lái)解決上述問(wèn)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。它要實(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(kāi)始；（ 2）搶答器要有數(shù)據(jù)鎖存與顯示的功能。搶答開(kāi)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)直到系統(tǒng)被主持人清零，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(kāi)始 ”鍵后，定時(shí)器自動(dòng)減計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示 ；（ 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(kāi)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)禁止選手超時(shí)搶答，定時(shí)器上顯示 00。 課題的研究背景與意義 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于精神生活的追求越來(lái)越高，開(kāi)展了許多具有寓教于樂(lè)的活動(dòng)，而智力競(jìng)賽就是當(dāng)前深受人們喜愛(ài)的娛樂(lè)方式之一。為了解決比賽中因主持人和參賽者主觀原因造成的不公平性，智力競(jìng)賽搶答器的 出現(xiàn)成為必然。 在臨近畢業(yè)之際，運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一款可實(shí)際應(yīng)用的搶答器，讓我鞏固了所學(xué)知識(shí)，充實(shí)了自己，對(duì)于即將踏入社會(huì)的我具有很大的鼓勵(lì)意義。 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 70 ~SS 表示。 2．設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān) S，該開(kāi)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 。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 2 動(dòng) “開(kāi)始 ”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí) 。 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)并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。 搶答器組成示意 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(kāi) 關(guān)控 制 電 路擴(kuò) 展 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 圖 11 搶答器的組成示意圖 定時(shí)搶答器的總體框圖如圖 11 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(kāi)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。 圖 11 所示定時(shí)搶答器的工作過(guò)程是：電源接通時(shí)，節(jié)目主持人將控制開(kāi)關(guān)置于 “清除 ”位置，搶答器此時(shí)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，在節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說(shuō)一聲 “搶答開(kāi)始 ”，同時(shí)將控制開(kāi)關(guān)撥到 “開(kāi)始 ”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)將輸入電路封鎖，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： 3 （ 1）優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答選手的編號(hào)，并由鎖存器鎖存，然后編號(hào)由譯碼顯示電路顯示； （ 2）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； （ 3）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)選手回答完畢時(shí)，主持人操作控制開(kāi)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。 4 2 基本知識(shí)介紹 555 定時(shí)器 555 定時(shí)器的基本功能 555 定 時(shí)器是一種多用途的數(shù)字 模擬混合集成電路，利用它能極方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活方便，所以 555 定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與變換，測(cè)量與控制，家用電器，電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到應(yīng)用。 555 定時(shí)器的原理圖及引線排列分別如圖 21 和圖 22。其功能如表 21。A 1A 2amp。amp。84V c c R R 1 5 K R 2 5 K R 3 5 K5 C O6 T H 2 T L7 DTG N D1V0 3++RSVR 1VR 2VC 0VI 1VI 2VA 1VA 2Q’Q 圖 21 555 定時(shí)器內(nèi)部框圖 8 576 1 2 3 45 5 5V c c 放 電 端 閥 值 端 控 制 端 G N D 觸 發(fā) 端 輸 出 端 復(fù) 位 端 圖 22 555 定時(shí)器引腳排列 5 表 21 555 定時(shí)器功能表 輸入 輸出 閥值輸入 觸發(fā)輸入 復(fù)位 輸出 放電管 T X CCV32 CCV32 CCV32 Y CCV31 CCV31 CCV31 0 1 1 1 0 1 1 不變 導(dǎo)通 截止 導(dǎo)通 不變 1IV 是比較器 1A 的輸入端， 2IV 是比較器 2A 的輸入端。 2A 和 2A 的參考電壓 1RV 和 2RV 由 CCV經(jīng)三個(gè) 5K 電阻分壓給出。在控制電壓輸入端（引腳 5）懸空時(shí)， 1RV =CCV32， 2RV =CCV31 R 是置零輸入端。只要在 R 端加上低電平，輸出端 0V 便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)影響。正常工作時(shí)必須使 R 處于高電平。圖中的數(shù)碼 1 到 8 為器件引腳編號(hào)。 當(dāng) 1IV 1RV , 2IV 2RV 時(shí)，比較器 1A 的輸出 1AV =0，比較器 2A 的輸出 2AV =1 。 SR 鎖存器被置0， DT 導(dǎo)通，同時(shí) 0V 為低電平。 當(dāng) 1IV 1RV , 2IV 2RV 時(shí)， 1AV =1， 2AV =1，鎖存器的狀態(tài)保持不變，因而 DT 和輸出的狀態(tài)也維持不變。 當(dāng) 1IV 1RV , 2IV 2RV 時(shí)， 1CV =1， 2CV =0，故鎖存器被置 1， 0V 為高電平，同時(shí) DT 截止。 當(dāng) 1IV 1RV ， 2IV 2RV 時(shí)， 1CV =0， 2CV =0，鎖存器處于 Q = 39。Q =1 的狀態(tài)， 0V 處于高電平，同時(shí) DT 截止。 6 555 組成的基本電路及應(yīng)用 172843V0t p0TC 0 . 1 u FV1R 5 . 1 K6VC 圖 23 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 若以 555 定時(shí)器的 2IV 端作為觸發(fā)信號(hào)的輸入端，并將由 DT 和 R 組成的反相器輸出電壓接至 1IV 端，同時(shí)在對(duì)地接入電容 C ，就構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 電路如圖 23 所示，接通電源 → 電容 C 充電（至CCV32） → RS 觸發(fā)器置 0 → 00?V ， 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 IV CCV31時(shí)， RS 觸發(fā)器置 1，輸出 0V =1，使T 截止。電容 C 開(kāi)始充電，按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電容 C 充電到