【正文】 ”時，參賽者搶先 按鈕）時，數碼管以顯示選手編號出現閃動為標志。 設計要求： （ 1） 四組 參賽者在進行搶答 時，當搶答者按下面前的按鈕時， 搶答器能準確地判斷出搶先者，并以二極管發(fā)光為標志。 （ 2） 搶答器應具有互鎖功能，某組搶答后能自動封鎖其他各 組進行搶答。 （ 5） 系統(tǒng)應具有一個總的復位開關。 二．設計方案的選擇與論證 設計思路 該電路的 根本任務是準確 地 判斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。當電路形成第一搶答信號之后，用編碼、譯碼及數碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示出組別。 基本功能 （ 1） 搶答器同時供 4 組 代表隊比賽，可 用 4個按鈕 S1～ S4 表示。即 搶答開始后， 選手按動按鈕，鎖存相應的編號， 并在編號顯示器上顯示該編號。 要求定時器開始倒計時，并用定時顯示器顯示倒計時時間。 搶答器的組成框圖 定時搶答器的總體框圖如圖 1 所示，它 主要由主體電路和擴展電路兩部分組成。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)報警，并封鎖輸入電路，禁止選 手超時后搶答。當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關，使系統(tǒng)回復到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。若有搶答信號后，也能控制擴展電路中的定時電路，使其停止計時，并將搶答時間鎖定。 所選 方案采用 74LS148（ 8 線 — 3 線優(yōu)先編碼器） 來分辨出選手搶答的先后，采用 基本 RS 鎖存器 74LS279 芯 片實現對號碼的鎖存，采用 74LS192 同步十進制可逆計數器來 實現十進制的減法計數， 與 555 定時器構成的多諧振蕩器產生 的 秒脈沖信號來共同實現倒計時，采用 555 定時器和三極管構成的聲響電路 實現報警信號的輸出。 其工作原理是： 當主持人控制開關處于“清零”位置時， RS觸發(fā)器的 R 端 為低電平，輸出端（ 4Q～ 1Q）全部為低電平。 當按下的鍵松開后， 74LS148 的 EXY 高電平，但由于 1Q 維持高電平不變，所以 74LS148 仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號仍不會被接受。當輸入端接入 S =R =1 的電平時，如果基本 SR 觸發(fā)器現態(tài) Q = Q =0，則觸發(fā)器次態(tài) Q = Q =0；若基本 SR觸發(fā)器的現態(tài) Q =0、 Q =1，則觸發(fā)器次態(tài) Q =0、 Q =1。只要輸入信號 S =1， R =0，無論基本 SR 觸發(fā)器的輸出現態(tài)如何，均會使輸出次態(tài)置為 0 態(tài)。當 S =R =0 時，無論觸發(fā)器的原狀態(tài)如何，均會使Q =1， Q =1。 定時電路的設計 節(jié)目主持人 可 根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置的時間電路 對計數器進行預置，選用同步十進制 可逆計數器 74LS192 進行設計。 同理，可完成 60 秒、 90 秒的時間設定。當有人搶答后 1Q 的輸出為 1，經過非門后變?yōu)?0，通過與門屏蔽了秒信號，停止記時，完成顯示搶答時間的功能。 ②當參賽選手按動搶答鍵時，搶答電路和定時電路停止工作。其 工作原理是：主持人控制開關從“清零”位置撥到“開始”位置時，來自于圖 2 中的 74LS279 的輸出 1Q=0，經 U3（ 74LS04） 反相， U3 輸出為 1，則從 555 輸出端來的時鐘信號 CP 能夠加到74LS192 的 CPD時鐘輸入端， 定時電路進行遞減計時，在定時時間未到時，來自于圖 3的 74LS192 的借位輸出端 BO2=1，門 U2 的輸出 ST=0，使 74LS148 處于正常工作狀態(tài)，從而實現功能①的要求；當選手在定時時間內按動搶答鍵時， 1Q=1，經 U3 反相， U3 輸出為 0，封鎖 CP 信號，定時器處于保持狀態(tài)，門 U2 的輸出 ST=1，74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，從而實現功能②的要求；當定時時間到時，來自于圖 3的 74LS192 的借位輸出端 BO2=0，門 U2 的輸出 ST=1， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答，門 U1同時處于關門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時電路為 00狀態(tài)，從而實現功能③的要求 。 圖 6 搶答電路仿真 定時模塊電路的仿真如圖 7 所示： 開始搶答后，計時電路從 30 秒倒計時直到 00 秒結束，期間若有選手搶答，則計時停止。 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。 元件的引腳排列如圖 9 所示 ，其 功能 表如表 1所示。即當 LT=1， BI=1， RBI=0 且輸入端 DCBA=0000 時，輸出滅零狀態(tài)而不顯示數字 0，平時 RBI 處于高平 。 RBO 為滅零輸出，該器件處于滅零狀態(tài)時， RBO=0，否則， RBO=1。 74LS148是一個八線 三線優(yōu)先級編碼器。而選通輸出端 SY 和擴展端 EXY 用于 擴展編碼功能。 圖 11 74LS279 引腳排列圖 華北科技學院課程設計報告 17 表 3 74LS279 功能表 由功能表可知，當 1S 、 2S 為高電平， R 也為高電平時，輸出保持不變。 芯片 74LS192 是同步十進制可逆計數器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數等功能 ，其引腳排列及邏輯符號如圖 12所示，其功能表如表 4 所示。當MR 為低電平， 置數端 PL 為高電平時，執(zhí)行計數功能。定時器的主要功能取決于比較器的輸出控制 RS 觸發(fā)器和放電 三級管 T的狀態(tài)。 電路的震蕩周期為 T=T1+T2=(R1+R2)Cln2 震蕩頻率為 f=2ln)21( 1 CRR ? 圖 13 定時器內部簡化原理圖 由圖可知，當 5腳懸空時，比較器 C1 和 C2的比較電壓分別為 2/3Vcc、 1/3Vcc。 表 5 555 定時器 功能表