【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 48 的 ST 的非為高電平， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)， 74LS148 的 YEX 的非為高電平， 但由于 CTR 維持高電平不變，所以 74LS148 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保 其他的 輸入信號(hào) 不會(huì)被接收。這樣就 保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。 當(dāng)優(yōu)先搶答者回答 完問題后， 由主持人將Ｓ開關(guān)重新置 “ 清除 ” ，電路復(fù)位 ，以便 再進(jìn)行下一輪搶答。 圖 32搶答器電路的設(shè)計(jì) 圖 武漢理工大學(xué)《 數(shù)字電路 — 多路智能競(jìng)賽搶答器 》課程設(shè)計(jì)說明書 7 定時(shí)電路設(shè)計(jì) 由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器 74LS192 進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 圖 33可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路設(shè)計(jì)圖 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 由 555 定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖 所示。其中 555 構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 fo＝ 1． 43／［（ RI＋ 2R2） C］ （公式 ） 其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。 PR 為控制信號(hào)，當(dāng) PR 為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。 圖 34報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖 武漢理工大學(xué)《 數(shù)字電路 — 多路智能競(jìng)賽搶答器 》課程設(shè)計(jì)說明書 8 時(shí)序控制電路設(shè)計(jì) 搶答器控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能： ① 主持人將控制開關(guān)撥到 “ 開始 ” 位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。 ② 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí) ， 揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。 ③ 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人 搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。 圖 35時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)圖 圖中，門 G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào) CP的放行與禁止，門 G2的作用是控制 74LS148的輸人使能端 。工作原理是：主持人控制開關(guān)從 清除 位置撥到 開始 位置時(shí)，來自于 74LS279 的輸出 1Q=0，經(jīng) G3 反相， A＝ 1，則時(shí)鐘信號(hào) CP能夠加到 74LS192 的CPD 時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則 定時(shí)到信號(hào)為 1，門 G2 的輸出 =0，使 74LS148 處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選 手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)， 1Q＝ 1，經(jīng) G3 反相， A＝ 0，封鎖 CP 信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門 G2 的輸出 =1， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則 定時(shí)到信號(hào) 為 0， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)， 門 G1 處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP 信號(hào)，使定時(shí)電路保持 00 狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能③的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器 74LS121 用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。 武漢理工大學(xué)《 數(shù)字電路 — 多路智能競(jìng)賽搶答器 》課程設(shè)計(jì)說明書 9 完整電路圖設(shè)計(jì) 圖 36定時(shí)搶答器的整機(jī)電路 4 電 路調(diào)試 搶答器電路 圖 41搶答器電路調(diào)試圖 武漢理工大學(xué)《 數(shù)字電路 — 多路智能競(jìng)賽搶答器 》課程設(shè)計(jì)說明書 10 如圖，該電路實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：一是能夠過分辨出選手按鍵的先后，并鎖 存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼器顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手之后按鍵無效。工作過程：當(dāng)開關(guān)處于清除端時(shí)， 74LS279 的 RS 觸發(fā)器段均為 0信號(hào)，所以四個(gè)觸發(fā)器端均輸出為 0，此時(shí) ST 為 0，根據(jù) 74LS148 功能表可以看出，該芯片處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)達(dá)到“開始”端時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手按下鍵時(shí)，及有一個(gè)輸入端為低電平，根據(jù) 74LS148 功能表可知， Y1， Y2， Y3處于一種輸 出狀態(tài)，EO輸出為 0，所以 1Q輸出為 1， 74LS48 處于工作狀態(tài)。根據(jù) 2Q， 3Q， 4Q 的輸出，譯碼器將顯示第一個(gè)按下鍵的選手號(hào)碼。并且此時(shí) 1Q=1，使 74LS148 的 ST=1，所以74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他鍵的再次輸入。因?yàn)橹挥?8名選手，編號(hào)從0000 到 0111，所以 74LS48 芯片的 A3 端不需要用到，所以可以直接置地。如果沒有選手按鍵的話，七段顯示譯碼器就會(huì)一直不亮，直到最后此次比賽結(jié)束。搶答器部分仿真如下，當(dāng)主持人按下開關(guān)可實(shí)現(xiàn)清零，再次按下開關(guān)開始搶答，如選手 1按下，數(shù)碼管顯示 1 并且 其他選手無法再次搶答。仿真結(jié)果驗(yàn)證了搶答部分電路的設(shè)計(jì)成功。 圖 42 定時(shí)電路調(diào)試圖 R 1 15 1 0 Ω U 1 2L E D _ R E D _ R A T E DU3A B C D E F GCKU5A B C D E F GCKR91 0 0 Ω R 1 01 0 0 Ω U67 4 L S 4 8 NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U77 4 L S 4 8 NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U87 4 L S 1 9 2 NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14U97 4 L S 1 9 2 NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14V C C5VV C C5VV C C5VVCCOUTU 1 35 5 5 _ T I M E R _ R A T E DGNDDISRSTTHRCONTRIV C C5VR 1 31 5 k Ω R 1 45 k Ω C20 . 1 u F R 1 50 .1 k Ω U 1 4L E D _ R E D _ R A T E DV C C5VXSC1A BE x t T r i g++__+_C11 0 0 n FV C C5VU 1 5 A7404NU 1 6 A7401NU 1 7 A7405NU 1 8 A7 4 S 1 0 NU 1 9 A7 4 S 0 5 D武漢理工大學(xué)《 數(shù)字電路 — 多路智能競(jìng)賽搶答器 》課程設(shè)計(jì)說明書 11 如圖所示，分為兩個(gè)部分，一是秒脈沖，由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路，根據(jù)公式振蕩周期為 T=（ R1+2R2） C，可計(jì)算出該振蕩器的振蕩周期為 1 秒，由于是矩形脈沖，所以一個(gè)周期內(nèi)發(fā)光二極管會(huì)發(fā)一次光。另一部分是可預(yù)置時(shí)間的減計(jì)數(shù)器，對(duì)于預(yù)置端可以采用十進(jìn)制 8421BCD 碼設(shè)置，當(dāng) 555 振蕩器發(fā)出一個(gè)脈沖時(shí)，74LS192 的 CP端就接受一個(gè)信號(hào)，在 cp 脈沖的上升沿預(yù)置數(shù)就開始自減，當(dāng)各位減少到 0 時(shí)， BO2 就會(huì)輸出一個(gè)負(fù)脈沖， cp2就會(huì)開始減少 1，然后 74LS192 二開始再自減 1，直到預(yù)置數(shù)最后變成 00，最后在 BO2 輸出一個(gè)周期的負(fù)脈沖。在時(shí)間未到時(shí)，BO2 一直到是輸出正脈沖，除非最后變成 00 時(shí)，才會(huì)輸出負(fù)脈沖，這就可以作為定時(shí)到的信號(hào)，如果是時(shí)間到了，輸出是零，時(shí)間不到，輸出是 1。另外，假如有選手按鍵的話，則最后不會(huì)計(jì)數(shù)器不會(huì)因?yàn)樽詼p為 00 而最后輸出負(fù)脈沖，而是應(yīng)為秒脈沖輸出與 1Q 的非相與后當(dāng)作脈沖輸入 74LS192 的。當(dāng)沒有選手按鍵時(shí)， 1Q 的非為 0，所以 cp 脈沖就會(huì)停止輸入，時(shí)間就會(huì)停止，所顯示的 時(shí)間就是該選手搶答的時(shí)間，但此時(shí)的定時(shí)到信號(hào)還是 1。定時(shí)部分電路仿真圖如下，又 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器輸出頻率為 1Hz，作為計(jì)數(shù)器的脈沖源，定時(shí)顯示可實(shí)現(xiàn) 20 秒定時(shí)，此部分設(shè)計(jì)成功。 秒脈沖發(fā)生電路 圖 43 555 電路構(gòu)成的多諧振蕩器 VCCOUTU 1 35 5 5 _ TI M E R _ R A TE DGNDDISRSTTHRCONTRIV C C5VR 1 31 5 k Ω R 1 45 k Ω C20 . 1 uF R 1 50 .1 k Ω U 1 4LE D _ R E D _ R A TE DV C C5VXSC1A BE x t T r i g++__+_C11 0 0 nF武漢理工大學(xué)《 數(shù)字電路 — 多路智能競(jìng)賽搶答器 》課程設(shè)計(jì)說明書 12 該報(bào)警電路有 555 定時(shí)器和三極管構(gòu)成，有 555 定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，其輸出信號(hào)可以經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。 PR 為控制信號(hào)，當(dāng) PR 為高電平時(shí)， 4 端接高電平，振蕩器正常工作，當(dāng)為低電平時(shí)，振蕩器停止工作，不會(huì)發(fā)聲。 因?yàn)閬硪粋€(gè)高電平是該報(bào)警電路會(huì)發(fā)聲，但是只有在一個(gè)周 期內(nèi)發(fā)聲，這個(gè)周期非常短，只是多諧振蕩器的一個(gè)周期，只有一秒鐘，所以中間需要加一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù) 555 構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能原理，這樣可以延長(zhǎng)這個(gè)周期，是發(fā)聲信號(hào)加長(zhǎng)，該定時(shí)器用到的電阻是 30 kΩ，電容是 100uf，根據(jù)公式計(jì)算得到的周期是 3 秒。 圖 44 脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的脈沖波形 時(shí)序控制電路 圖 45時(shí)序控制電路調(diào)試圖 圖中，門 G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào) CP的放行與禁止，門 G2的作用是控制 74LS148的輸人使能端 。圖八的工作原理是：主持人控制開關(guān)從 清除 位置撥到 開始 位置時(shí)， 武漢理工大學(xué)《 數(shù)字電路 — 多路智能競(jìng)賽搶答器 》課程設(shè)計(jì)說明書 13 來自于圖六中的 74LS279 的輸出 1Q=0，經(jīng) G3 反相， A＝ 1，則時(shí)鐘信號(hào) CP 能夠加到74LS192 的 CP 時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則 定時(shí)到信號(hào) 為 1，門 G2 的輸出 ST =0，使 74LS148 處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)， 1Q＝ 1，經(jīng) G3 反相， A＝ 0，封鎖 CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門 G2 的輸出 ST=1， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則 定時(shí)到信號(hào) 為 0， 1Q =1， 74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)， 門 G1 處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP 信號(hào)，使定時(shí)電路保持 00 狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能③的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器 74LS121 用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間，其工作原理如下：當(dāng)主持人將開關(guān)撥到開始鍵時(shí)， S 信號(hào)從 0 變成 1，是上升的，但是定時(shí)到信號(hào)還是 1， Y