【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 顯示數(shù)字表4 共陰極數(shù)碼顯示器的功能表十進(jìn)制A3A2A1A0abcdefg000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011 根據(jù)各芯片功能及搶答器的功能要求，搶答器電路如下所示圖9 搶答器電路工作原理：SW18為八位選手的搶答開(kāi)關(guān)，SW9單刀雙擲開(kāi)關(guān)設(shè)為主持人控制開(kāi)關(guān)。當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)置于清零狀態(tài)時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)SW9置于開(kāi)始狀態(tài)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態(tài)。若有選手（假設(shè)為3號(hào)選手）按動(dòng)搶答開(kāi)關(guān)（即閉合SW4），此時(shí)優(yōu)先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據(jù)RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經(jīng)74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時(shí)，當(dāng)74LS148輸入端有一個(gè)為低電平時(shí)，GS為低電平有效，即標(biāo)志譯碼器處于工作狀態(tài)，從而使1S為0，此時(shí)1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，其他選手搶答按鈕的輸入信號(hào)不會(huì)被接受。這就保證了搶答者優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。搶答結(jié)束后，主持人開(kāi)關(guān)置于清零狀態(tài)，數(shù)碼管變灰，一切恢復(fù)初始狀態(tài)，以便進(jìn)入下一輪搶答環(huán)節(jié)。 定時(shí)電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求搶答器具有定時(shí)功能，且節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，可設(shè)定一次搶答的時(shí)間（設(shè)為30s）。設(shè)計(jì)中選用十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，74LS192是具有置數(shù)和清零功能，其引腳圖和邏輯圖如圖10所示，真值表如表5所示。圖10 74LS192引腳圖和邏輯圖P0、PPP3——置數(shù)并行數(shù)據(jù)輸入；Q0、QQQ3——計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)輸出；CR————————清零端；LD————————置數(shù)端；CPu ———————加法計(jì)數(shù)CP輸入；CPd ———————減法計(jì)數(shù)CP輸入；CO————————進(jìn)位輸出端；BO————————借位輸出端。 表5 74LS192真值表根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要兩片74LS192構(gòu)成100進(jìn)制減計(jì)數(shù)器。由功能真值表可知，只需將個(gè)位74LS192的借位輸出端BO與十位74LS192的CPd即可實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制減計(jì)數(shù)。值得注意的是，要使其實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)，CPu端口必須接高電平。計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。秒脈沖電路由555構(gòu)成的多諧振蕩器構(gòu)成，如圖11所示。多諧振蕩器無(wú)需外加輸入信號(hào)就能在接通電源自行產(chǎn)生矩形波輸出。圖11 多諧振蕩器因?yàn)橹芷跒橐幻耄灶l率是1赫茲。圖中電容的充放電時(shí)間分別是：t1=RBCln2≈C t2=(RA+RB)Cln2≈(RA+RB)C 所以555的3端輸出的頻率為： f=1/(t1+t2)≈[(2RA+RB)C] 我們采用的電阻和電容值分別是：RA=15KΩ，R2=68KΩ，C1=10uf,滿足上式，即得到的是秒脈沖。由以上集成芯片設(shè)計(jì)的定時(shí)電路如圖12所示。圖12 定時(shí)電路工作原理：首先主持人根據(jù)題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來(lái)確定搶答時(shí)間（假定為30秒），555構(gòu)成秒脈沖產(chǎn)生電路為計(jì)時(shí)電路提供脈沖。搶答開(kāi)始前主持人閉合開(kāi)關(guān)，74LS192的置數(shù)端PL為低電平有效，處于置數(shù)狀態(tài)，數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間。搶答開(kāi)始，主持人打開(kāi)開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，555產(chǎn)生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態(tài)為高電平）相與。計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計(jì)數(shù)器停止工作，產(chǎn)生報(bào)警。計(jì)時(shí)期間有人搶答，減計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)，顯示器上顯示此刻時(shí)間。由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖13所示。圖中555定時(shí)器用來(lái)構(gòu)成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產(chǎn)生電路中頻率的計(jì)算方法相同。3端的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)三級(jí)管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)4端的輸入信號(hào)是高電平時(shí)，振蕩器工作，有報(bào)警信號(hào)，4端輸入低電平時(shí)，振蕩器不工作，沒(méi)有報(bào)警信號(hào)。也就是說(shuō)需要報(bào)警時(shí)只需控制輸入端即可。圖13報(bào)警電路 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，需要完成以下三項(xiàng)功能：“開(kāi)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)。，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。，無(wú)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。本設(shè)計(jì)中采用門電路對(duì)控制開(kāi)關(guān)、搶答電路、定時(shí)電路、報(bào)警電路進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)上述三項(xiàng)功能要求（如圖14所示）。圖14 時(shí)序控制電路其中，兩輸入與非門采用74LS00，引腳圖如圖15所示。三輸入與門采用74LS11，引腳圖如圖16所示。電路中利用與非門兩輸入端相連實(shí)現(xiàn)非門的邏輯功能。圖15 74LS00引腳圖圖16 74LS11引腳圖工作原理：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的輸入使能端。主持人控制開(kāi)關(guān)從“清零”位置撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，74LS279的輸出1Q=0，經(jīng)G3反相，A=1，則從555輸出端來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS192的CPd始終輸入端，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)，74LS