【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(jìn)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(shí) 此時(shí)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(huì)出 二次按鍵時(shí)輸入信號， 從而達(dá)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(jìn)行下一輪搶答。 觸發(fā)鎖存電路的設(shè)計(jì) 為了 保證搶答者的優(yōu)先性 ，就必須擁有一個(gè)觸發(fā)鎖存電路，當(dāng)某一開關(guān)首先按下時(shí)，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(shí)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(gè)開關(guān)同時(shí)按下時(shí)，則在它們之間存在著隨機(jī)競爭的問題，結(jié)果可能是它們中的任一個(gè)產(chǎn)生有效輸出。這里采用的是 74LS279，它是由四個(gè) RS 觸發(fā)器組成的鎖存器。 設(shè)計(jì)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(gè)人中有一個(gè)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(jì)（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(jì) 該電路是為了當(dāng)多個(gè)同學(xué)進(jìn)行搶答時(shí)，使主持人和觀眾了解哪位選手獲得了搶答權(quán)。計(jì)數(shù)器將時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)按四位二進(jìn)制輸出，必須通過譯碼器把這個(gè)二進(jìn)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(dòng)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(shí)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(jì)電路如圖 6 所示： 工作過程：開關(guān) S 置于 “ 清除 ” 端時(shí)， RS 觸發(fā)器的 端均為０，４個(gè)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(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將 按 鍵按下時(shí) ，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(jìn)行 譯碼 ，并驅(qū)動(dòng)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(jì)（論文） 單元電路 13 圖 6 譯碼顯示電路 解鎖電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)鎖存后，若要進(jìn)行下一輪的重新?lián)尨?，則需將鎖存器解鎖。可將使能端強(qiáng)迫置“清除”，使鎖存順處于等待歉收狀態(tài)即可。 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 由 555 定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路 如圖 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(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng) PR 為 低 電平時(shí)，多諧振蕩器 不 工作，反之，電路 開始 振 蕩 。 當(dāng) PR 為高電平時(shí)，多諧振蕩電路的工作原理是：開始時(shí)電容的初始電壓為0V ，某時(shí)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?cái)?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(shí)， = = 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?cái)嗦罚┳詣?dòng)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(shí)， = = c=0≤ 1/3 ，那么輸出就由 OUT=“ 0”變?yōu)镺UT=“ 1”，同時(shí)，放電端 D 由接地變?yōu)榕c地?cái)嗦冯娫赐ㄟ^ 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(shí)， OUT=“ 1”，電容放電時(shí)， 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(dòng)三東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 單元電路 14 極管和電容濾波后得到一個(gè)交流信號，送給揚(yáng)聲器，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。 表 3 為 555 功能表。 圖 7 報(bào)警電路 時(shí)序電路的設(shè)計(jì) 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)人正常搶答工作狀態(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 8 時(shí)序控制電路 根據(jù)上面的功能要求以及圖 4，設(shè)計(jì)的時(shí)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(jì)（論文） 單元電路 15 G1 的作用是控制時(shí)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(shí)，來自于圖 4中的 74LS279 的輸出 1Q=0，經(jīng) G3 反相， A＝ 1，則時(shí)鐘信號 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 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，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 為 0， =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，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 。 當(dāng)輸入端 5管腳符合其功能表時(shí)， 6 腳 Q 端輸出一個(gè)延時(shí)高電平，由三極管 T1驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出響聲；聲音持續(xù)時(shí)間由 R C1 的時(shí)間常數(shù)決定。 3. 3 擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì) 定時(shí)電路的設(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)間電路對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由 555 電路組成的多諧振振蕩器作秒時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)生器提供?？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)，具體電路如圖 9 所示 。 工作原理是：開始時(shí)，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(jìn)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(shí)間，當(dāng)主持人宣布“開始”并按下開關(guān) S時(shí)， 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(shí)，來自于圖 3中的 74LS279 的輸出 1Q=0，經(jīng)反相 后為 1，則時(shí)鐘信號 CP能夠加到 74LS192 的 時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 單元電路 16 行遞減計(jì)時(shí)。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)反相 后為 0，封鎖 CP信號，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則 定時(shí)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(shí)電路保持 00狀態(tài)不變 。 圖 9 可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路 秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 以 555 電路做秒時(shí)間基準(zhǔn)的通用型頻率計(jì) ,該電路采用由 555 電路組成的多諧振振蕩器作秒時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)生器 ,如圖 10 所示，由振蕩頻率計(jì)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(jì)（論文） 單元電路 17 圖 10 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(gè) ８線－３線優(yōu)先編碼器 ，當(dāng)有多個(gè)輸入端同時(shí)有信號時(shí)，電路只對優(yōu)先級別最高的信號進(jìn)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(gè)輸入端； 和 ：用于擴(kuò)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(jì)（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(shí)編碼器工作， =1 時(shí)編碼起不工作。 為使能輸出端。當(dāng) =0 允許工作時(shí)，如果 —— 端有信號輸入， =1；如果 — —端無信號輸入時(shí)， =0。 為擴(kuò)展輸出端，當(dāng) =0時(shí)，只要有編碼信號，就是低電平。 譯碼器 74LS48 （一） 74LS48 的引腳圖 計(jì) 數(shù)器將時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)按四位二進(jìn)制輸出，必須通過譯碼器把這個(gè)二進(jìn)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(jì)（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(dòng)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(jìn)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