【文章內(nèi)容簡介】 先選手輸入的信號作為優(yōu)先級別最高的信號，并進行編碼，編碼后 的 信號 輸出經(jīng) RS 鎖存， 1Q=1， = 1,74LS48 處于工作狀態(tài)， 選手編號 經(jīng)譯碼 器譯碼 顯示。此外， 1Ｑ＝１， 即 74LS148 的 ＝１，使 74LS148 處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時 此時由于仍為１Ｑ＝１，使 74LS148 的 ＝１，所以 74LS148 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會出 二次按鍵時輸入信號， 從而達到了優(yōu)先編碼的目的。 如有再次搶答需由主持人將Ｓ開關(guān)重新置 “ 清除 ” 然后再進行下一輪搶答。 觸發(fā)鎖存電路的設(shè)計 為了 保證搶答者的優(yōu)先性 ，就必須擁有一個觸發(fā)鎖存電路，當(dāng)某一開關(guān)首先按下時，觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)，在輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)電平信息，同時為防止其它開關(guān)隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂，最先產(chǎn)生的輸出電平變化又反過來將觸發(fā)電路鎖定。若有多個開關(guān)同時按下時，則在它們之間存在著隨機競爭的問題，結(jié)果可能是它們中的任一個產(chǎn)生有效輸出。這里采用的是 74LS279，它是由四個 RS 觸發(fā)器組成的鎖存器。 設(shè)計電路如圖 5所示：當(dāng)主持人將開關(guān)撥至“開始”后，如果八個人中有一個選手搶先按下按鈕，選手編號經(jīng)編碼器編碼后輸出， 74LS279 將被觸發(fā)， RS鎖存，則封鎖其他按鈕的輸入，在后面其他選手再按下按鈕將無效。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單元電路 12 圖 5 觸發(fā)鎖存電路 譯碼顯示電路的設(shè)計 該電路是為了當(dāng)多個同學(xué)進行搶答時，使主持人和觀眾了解哪位選手獲得了搶答權(quán)。計數(shù)器將時鐘脈沖個數(shù)按四位二進制輸出，必須通過譯碼器把這個二進制數(shù)碼譯成適用于七段數(shù)碼管顯示的代碼。 BCD七段譯碼器 74LS48 譯碼驅(qū)動LED 數(shù)碼感電路將編碼器輸出的 8421BCD 碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流編碼器實現(xiàn)了對開關(guān)信號的編碼并以ＢＣＤ碼的形式輸出。具體設(shè)計電路如圖 6 所示： 工作過程：開關(guān) S 置于 “ 清除 ” 端時， RS 觸發(fā)器的 端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使編碼器 74LS148 的 ＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān) S置于 “ 開始 ” 時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將 按 鍵按下時 ，即給 74LS148 輸入端輸入低電平，編碼器開始編 碼，編碼后的信號從輸出端 輸出 ， 經(jīng) RS 鎖存后 輸出， 1Q=1， 74LS48 的 =1,74LS48 處于工作狀態(tài) ，將對編碼后的信號進行 譯碼 ，并驅(qū)動顯示器 顯示 。從而使主持人和觀眾了解哪位選手獲得了搶答權(quán)。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單元電路 13 圖 6 譯碼顯示電路 解鎖電路的設(shè)計 當(dāng)觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)鎖存后，若要進行下一輪的重新?lián)尨?，則需將鎖存器解鎖?？蓪⑹鼓芏藦娖戎谩扒宄?，使鎖存順處于等待歉收狀態(tài)即可。 報警電路的設(shè)計 由 555 定時器和三極管構(gòu)成的報警電路 如圖 7 所示。其中 555 構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 fo＝ 1． 43／［（ RI＋ 2R2） C1］，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當(dāng) PR 為 低 電平時，多諧振蕩器 不 工作，反之，電路 開始 振 蕩 。 當(dāng) PR 為高電平時，多諧振蕩電路的工作原理是：開始時電容的初始電壓為0V ，某時刻接通電源后，因電容兩端電壓不能突變，則有= = c=01/3 ,OUT=“ 1”，放電端 D 與地斷 路，直流電源通過電阻 RR2向電容充電，電容電壓開始上升；當(dāng)電容兩端電壓 2/3 時， = = c=0≥ 2/3 ，那么輸出就由一種暫穩(wěn)狀態(tài)（ OUT=“ 1”而放電端 D 與地斷路）自動返回另一種暫穩(wěn)狀態(tài)（ OUT=“ 0”而放電端 D 接地），由于放電電流從放電端 D入地，電容不再充電，通過 R2 和放電端 D 向地放電電容電壓開始下降；當(dāng)電容兩端電壓 c≤ 1/3 時， = = c=0≤ 1/3 ，那么輸出就由 OUT=“ 0”變?yōu)镺UT=“ 1”，同時，放電端 D 由接地變?yōu)榕c地斷路電源通過 R R2 重新向 C 充電；如此重復(fù)。 所以，由上面的工作原理可知，電容充電時， OUT=“ 1”，電容放電時， OUT=“ 0”，隨著電容不斷地充放電，多偕振蕩器就輸出相應(yīng)的 矩形脈沖，經(jīng)過驅(qū)動三東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單元電路 14 極管和電容濾波后得到一個交流信號，送給揚聲器，推動揚聲器發(fā)聲。 表 3 為 555 功能表。 圖 7 報警電路 時序電路的設(shè)計 時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能： ①主持人將控制開關(guān)撥到 開始 位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。 ②當(dāng)參賽選手按動 搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。 ③當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。 圖 8 時序控制電路 根據(jù)上面的功能要求以及圖 4，設(shè)計的時序控制電路如圖 8所示。圖中，門東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單元電路 15 G1 的作用是控制時鐘信號 CP的放行與禁止，門 G2 的作用是控制 74LS148 的輸人使能 端 。 因此，該電路 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，來自于圖 4中的 74LS279 的輸出 1Q=0，經(jīng) G3 反相， A＝ 1，則時鐘信號 CP能夠加到 74LS192 的 CPD 時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則 定時到信號 為 1，門 G2 的輸出 =0，使 74LS148 處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能 ① 的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時， 1Q＝ 1，經(jīng) G3 反相， A＝ 0，封鎖 CP 信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門 G2 的輸出 =1， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能 ② 的要求。當(dāng)定時時間到時，則 定時到信號 為 0， =1， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時， 門 G1 處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP 信號，使定時電路保持 00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)功能 ③ 的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器 74LS121 用于控制報警電路及發(fā)聲的時間 。 當(dāng)輸入端 5管腳符合其功能表時， 6 腳 Q 端輸出一個延時高電平，由三極管 T1驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出響聲；聲音持續(xù)時間由 R C1 的時間常數(shù)決定。 3. 3 擴展電路的設(shè)計 定時電路的設(shè)計 由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進行預(yù)置，計數(shù)器的時鐘脈沖由 555 電路組成的多諧振振蕩器作秒時間基準發(fā)生器提供?？深A(yù)置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器 74LS192進行設(shè)計，具體電路如圖 9 所示 。 工作原理是：開始時，由于控制開關(guān) S 處于斷開狀態(tài)， 74LS192 的 11腳接高電平， =0， 74LS192 可進行并行預(yù)置數(shù)，即主持人根據(jù)搶答題的難易程度，在數(shù)據(jù)預(yù) 置端設(shè)定一次搶答的時間，當(dāng)主持人宣布“開始”并按下開關(guān) S時， 74LS192 的 11 腳接低電平， =1。由于 74LS192 的 5腳接高電平，即 =1，脈沖由 端接入，且 CR=0， =1， 74LS192 處于減法記數(shù)狀態(tài)。當(dāng) 主持人控制開關(guān)從 清除 位置撥到 開始 位置時，來自于圖 3中的 74LS279 的輸出 1Q=0，經(jīng)反相 后為 1，則時鐘信號 CP能夠加到 74LS192 的 時鐘輸入端，定時電路進東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單元電路 16 行遞減計時。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時， 1Q＝ 1，經(jīng)反相 后為 0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；當(dāng)定時時間到時，則 定時到信號 為 0，經(jīng)與門后， 74LS192 的 4 腳接低電平，即 =0， 封鎖 CP 信號，使定時電路保持 00狀態(tài)不變 。 圖 9 可預(yù)置時間的定時電路 秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計 以 555 電路做秒時間基準的通用型頻率計 ,該電路采用由 555 電路組成的多諧振振蕩器作秒時間基準發(fā)生器 ,如圖 10 所示，由振蕩頻率計算公式 f=(R1+2R2)C 來確定秒脈沖。 【 2】 【 3】 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單元電路 17 圖 10 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 元器件的介紹 18 第 4 章 元器件的介紹 優(yōu)先編碼器 74LS148 （一） 74LS148 的管腳圖及符號 圖 74LS148 ， 它是一個 ８線－３線優(yōu)先編碼器 ，當(dāng)有多個輸入端同時有信號時，電路只對優(yōu)先級別最高的信號進行編碼，并將這一開關(guān)信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的8421BCD 碼，以提供數(shù)字顯示電路所需要的編碼輸入。 （ a） （ b） （ a）管腳圖 （ b）符號圖 圖 11 74LS148 的引腳圖 （二） 74LS148 的引腳功能 —— ：輸入信號端； ：使能輸入端； —— ：三個輸入端； 和 ：用于擴展功能的輸出端； Vss：電源輸入端 GND：接地端 （三） 74LS148 的功能表 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 元器件的介紹 19 表 1 74LS148 的功能真值表 在表中，輸入 —— 低電平有效， 為最高優(yōu)先級， 為 最低優(yōu)先級。即只要 =0，不管其他輸入端是 0 還是 1，輸出只對 編碼，且對應(yīng)的輸出為反碼有效， =000。 為使能輸入端，只有 =0 時編碼器工作， =1 時編碼起不工作。 為使能輸出端。當(dāng) =0 允許工作時，如果 —— 端有信號輸入， =1；如果 — —端無信號輸入時， =0。 為擴展輸出端，當(dāng) =0時，只要有編碼信號，就是低電平。 譯碼器 74LS48 （一） 74LS48 的引腳圖 計 數(shù)器將時鐘脈沖個數(shù)按四位二進制輸出，必須通過譯碼器把這個二進制數(shù)碼譯成適用于七段數(shù)碼管顯示的代碼。 BCD七段譯碼器 74LS48 的引腳如圖所示，其功能見表。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 元器件的介紹 20 圖 12 74LS48 引腳圖 （二） 74LS48 的引腳功能 A0、 A A A3端：輸入端； a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 端：輸出端； 端：試燈輸入； 端：滅 燈輸入 /滅燈輸出； 端：動態(tài)滅零； Vss 端：電源輸入； GND 端：接地端。 （三） 74LS48 的功能表 表 2 74LS48 功能表 數(shù)字 輸 入 輸 出 字型 十進制 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 X 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 2 1 X 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2 3 1 X 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 4 1 X 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 4 5 1 X 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 5 6 1 X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 6 7 1 X 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 8 1 X 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 8 9 1 X 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 9 1 X 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 X 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 X 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 X 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 X 1 1