科技論文--八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-03 12:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 次搶答的時(shí)間，通過(guò)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。 按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在 共陰極七段數(shù)碼顯示管 DPY_7SEG 上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)， 2BO 輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無(wú)效。下面結(jié)合圖 4具體講一下標(biāo) 準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路的原理。結(jié)合圖 4，圖中電容 C的放電時(shí)間和充電時(shí)間分別為 221 InCRt ??? CR ?? ， CRRInCRRt ??????? )()( 21212 于是從 NE555 的 3 端輸出的脈沖的頻率為 CRRttf ????? )2( 2121，結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為 R1=15K， R2=68K， C=10uF，代入到上式中即得 ZHf 1? ，即秒脈沖。 6 ui1 ui2 uO T的工作狀 態(tài) 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 導(dǎo)通 截止 截止 導(dǎo)通 導(dǎo)通 表 2 555 定時(shí)器功能表 圖 4 標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路 （ 3）報(bào)警電路 由 555 定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖 5示。其中 NE555 構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 0f ＝ ／［（ RI＋ 2R2） C］，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng) 7 聲器。 PR 為時(shí)序控制電路輸出的控制信號(hào)，當(dāng) PR 為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。 圖 5 報(bào)警電路 （ 4）時(shí)序控制電路 時(shí)序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(kāi)關(guān)撥到 開(kāi)始 位置時(shí)，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)搶答按鍵時(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(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲 器自動(dòng)報(bào)警 ，表示此次搶答無(wú)效。 8 圖 6 時(shí)序控制電路 根據(jù)上面的功能要求以及圖 2，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖 6 所示。圖中，與門(mén) G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào) CP 的放行與禁止，門(mén) G2的作用是控制 74LS148 的輸入使能端（即圖二中的 5 端）。圖 4的工作原理是：主持人控制開(kāi)關(guān)從 清除 位置 撥到 開(kāi)始 位置時(shí)，來(lái)自于圖 2 中的 74LS279 的輸出 1Q,即 CTR=0，經(jīng) G3反相，輸出為 1，則 NE555 產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào) CP 能夠加到 74LS192 的 CPD 時(shí)鐘輸入端（圖中用 CLCK 表示接入到 74LS192CPD 端的信號(hào)），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(mén) 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)搶答按鍵時(shí)， CTR＝ 1，經(jīng) G3 反相，輸出為 0，封鎖 CP 信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門(mén) 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， /ST=1， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門(mén) G1處于關(guān)門(mén)狀態(tài)，封鎖時(shí)鐘 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)態(tài)觸發(fā)器 74LS121 用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間（其功能表見(jiàn)表 3） ,具體原理如下： 主要由 555 時(shí)鐘電路（用于控制報(bào)警聲音頻率）、蜂鳴器即相關(guān)的延時(shí)電路和控制電路組成。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121 通過(guò)信號(hào) /Ys、 BOS控制報(bào)警與否和報(bào)警時(shí)間， 555 時(shí)鐘電路產(chǎn)生 脈沖時(shí)鐘。 在規(guī)定的時(shí)間有人搶答時(shí)， /Ys 由 1跳變到 0， 74121 有狀態(tài) 2（見(jiàn)表 3 狀態(tài)編碼），即 Q輸出暫態(tài)高電平，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報(bào)警，持續(xù)時(shí)間為 wt = 秒；如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答， BO2 由 1 跳變到 0， 74121 有狀態(tài) 1， Q 輸出暫態(tài)高電平，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報(bào)警持續(xù)時(shí)間為 wt 9 結(jié)合圖 5 所示報(bào)警電路，分析 wt 計(jì)算如下： 2ln23CRtw ? 。取 2C ＝ 100uF, 3R =51K,。有 2ln6CRtw ? ＝ 秒。 A1 A2 BL d Hd L Hd d LH H dH ↓ H↓ H H↓ ↓ HL d ↑d L ↑輸入QLHH暫態(tài)低電平LLL暫態(tài)高電平輸出/QHH暫態(tài)低電平暫態(tài)低電平暫態(tài)低電平暫態(tài)高電平 暫態(tài)低電平暫態(tài)高電平暫態(tài)高電平暫態(tài)高電平 表 3 74121功能表 四、 總體方案選擇的論證。 ② 74 系列芯片實(shí)現(xiàn)原理圖： （詳見(jiàn)圖 1） （ 3）選用 74 系列芯片實(shí)現(xiàn)的理由： ① 74 系列芯片價(jià)格便宜，用其實(shí)現(xiàn)，成本較低基本能滿足學(xué)校場(chǎng)合需要； ② 與我們剛剛學(xué)完的 〈〈數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)〉〉聯(lián)系緊密。能將們所學(xué)知識(shí)用于實(shí)際，對(duì)鞏固所學(xué)知識(shí)有重要意義。 ③ 用了一些成型電路，如 NE555 標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖電路等，使總體方案易于實(shí)現(xiàn)。 ④ 所用芯片均在〈〈數(shù)
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