【正文】 x d c b a d c b a 0 1 ↑ 1 X X X X 加計(jì)數(shù) 0 1 1 ↑ X X X X 減計(jì)數(shù) 555 定時(shí)器 555 電路的內(nèi)部電路方框圖如圖 所示 。 CO 為進(jìn)位輸出： 1001 狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出， BO 為借位輸出： 0000 狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。 LD 為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。 (bcd， 二進(jìn)制 )。 鎖存器連接圖 如圖 所示 。將單穩(wěn)態(tài)的輸出取反后，作為 74LS175N的觸發(fā)脈沖。 要實(shí)現(xiàn)對(duì)從四個(gè) 74LS160 出來(lái)的 16 個(gè)二進(jìn)制數(shù)的鎖存，需要 4 個(gè) 74LS175N 芯片。 74LS175的功能 表 如表 所示 。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 圖 搶答器原理圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 4 主要芯片介紹 74LS175 寄存器 74LS175 芯片為鎖存器鎖存電路，本設(shè)計(jì)中的鎖存功能是通過(guò) 74lLS175N實(shí)現(xiàn)的。搶答器的總體原理框如圖 所示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。 圖 光報(bào)警電路 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 3 總體電路設(shè)計(jì) 本多路競(jìng)爭(zhēng)電路設(shè)計(jì)包 括搶答電路、顯示電路、計(jì)時(shí)電路以及報(bào)警電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)對(duì)應(yīng)的二極管就會(huì)發(fā)光。 聲音報(bào)警電路 如圖 所示 。 聲音報(bào)警電路 聲音報(bào)警電路采用單穩(wěn)觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖 為多諧振蕩器的波形圖。 圖 555 構(gòu)成多諧振蕩器 電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過(guò) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 9 頁(yè) R R2向 C 充電，以及 C 通過(guò) R2向放電端 放電，使電路產(chǎn)生振蕩。 由 555 定時(shí)器和外接元件 R R C 構(gòu)成多諧振蕩器，腳 2 與腳 6 直接相連。如果計(jì)時(shí)結(jié)束仍然沒(méi)有選手搶答， 74LS192 四個(gè)輸出端輸出的信號(hào)分別經(jīng)過(guò)非門(mén)后再經(jīng)過(guò)一個(gè)與非門(mén)74LS20， 74LS20 的輸出信號(hào)同時(shí)把 74LS192 和 74LS175 的 CP 脈沖信號(hào)鎖定使計(jì)時(shí)器顯示為 0 不變使搶答電路被鎖定搶答無(wú)效 。當(dāng) J5 閉合計(jì)時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，要是在計(jì)時(shí)沒(méi)有完成前有選手按下了搶答器的按鍵 ， 搶答器被鎖定的同時(shí)主控電路也會(huì)把倒計(jì)時(shí)電路鎖定。 CPd 為 減數(shù)計(jì)數(shù)端， 當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖 CP 由 CPd 端輸入， CPu 接固定電平，為十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。 保持功能 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) 當(dāng) CR=0， LOAD =0 時(shí)， CPd 和 CPu 接固定電平，計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)。 異步置數(shù)功能 LOAD 為異步置數(shù)控制端，低電平有效。 74LS192 功能分析如下。 以下對(duì)計(jì)數(shù)部分和脈沖部分進(jìn)行分析。 7LS192 實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，顯示到數(shù)碼管上，其時(shí) 鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供 。計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。 計(jì)時(shí)電路主要由集成計(jì)數(shù)器 74LS192，秒脈沖電路和顯示電路組成。其他端口按照 OA、 OB、 OC、 OD、 OE、 OF、 OG 的對(duì)應(yīng)關(guān)系連接好以保證顯示正確，確保接地成功。 74LS48 可直接驅(qū)動(dòng)共陰極 LED 數(shù)碼管而不需外接限流電阻。若將 RBO 與 RBI 配合使用，很容易實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示時(shí)的滅零控制。另外，該端還有第二功能 ——滅零信號(hào)輸出端，記為 RBO 。 BI 端為消隱輸入端。在 LT =1， 1BI? 條件下，當(dāng)輸入 A、 B、 C、 D=0000 時(shí)，輸出 OA～ OG 全為低電平，可使共陰 LED 顯示器熄滅。在 BI 端接高電平的條件下，當(dāng) LT =0 時(shí)，無(wú)論輸入端 A、 B、 C、 D 為何值， OA～ OG輸出全為高電平，使 7 段顯示器件顯示 “8”字型，此功能用于測(cè)試器件。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 圖 顯示電路 由于 74LS148 的輸入端低電平有效，所以 74LS175 的反相輸出端 1Q ～ 4Q 直接與74LS148 的輸入端 D D D D4 連接。共陽(yáng)極接法是各發(fā)光二極管陽(yáng)極相接，對(duì)應(yīng)陰極接低電平 時(shí)亮。半導(dǎo)體發(fā)光二極管顯示器是數(shù)字電路中使用最多的顯示器。數(shù)碼顯示器按顯示方式有分段式、字形重疊式、點(diǎn)陣式。由于 74LS148 輸出的是反碼所以 74LS148 輸出的信號(hào)首先用反碼器反相后再由譯碼器譯碼并最終在七段數(shù)碼管上顯示出結(jié)果，顯示電路如圖 所示。當(dāng)開(kāi)關(guān) J5 閉合后選手可以進(jìn)行搶答，如果 J3 閉合3D 輸入為 1 相應(yīng)的 3Q 輸出為 1， 3Q————輸出為 0，而 1Q————、 2Q———、 4Q———輸出為 1，最后CLK 的輸入為 1，脈沖信號(hào)將無(wú)效觸發(fā)器被鎖定。開(kāi)關(guān)閉合輸入高電平 ， 斷開(kāi)輸入低電平。輸出數(shù)據(jù)可以并行從 1Q～ 4Q 端引出，也可以并行從 1Q ～ 4Q 端反碼引出。在往寄存器中寄存數(shù)據(jù)或代碼之前，必須先將寄存器清零 ， 否則有可能出錯(cuò)。觸發(fā)鎖存電路如圖 所示。此外， CLK=1，使 74LS175 鎖存器處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入，確保不會(huì)出現(xiàn) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先權(quán)。該電路主要完成兩個(gè)功能：一是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)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無(wú)效，不會(huì)對(duì)搶答產(chǎn)生影響。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能 [4]。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè) 2 模塊電路設(shè)計(jì) 搶答電路 四路智力搶答器的電路由主體電路和擴(kuò)展電 路兩部分組成。由于電路對(duì)秒脈沖信號(hào)的占空比要求的不高所以可以用 555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 對(duì)于顯示部分就直接用編碼器、七段數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)譯碼器和七段數(shù)碼管組成。 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求分塊設(shè)計(jì)搶答、鎖存、計(jì)時(shí)、顯示、和報(bào)警功能。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。當(dāng)選手將問(wèn)題回答完畢，主持人操作控制開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng) ；在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，無(wú)人搶答時(shí)，電路報(bào)警提醒主持人，次后的搶答按鍵無(wú)效。 控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答。 當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答器要完成三 項(xiàng)工作。 給節(jié)目主持人一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)清零和搶答的開(kāi)始；具有數(shù)據(jù)鎖存 和顯示功能；搶答開(kāi)始后，如果有選手 按下?lián)尨鸢存I，其編號(hào)立即鎖存并顯示在 LED 上 ；此外禁止其他選手再次搶答，選手編號(hào)一直保存到 主持人清 0 為止 [3]。 課題研究方法 設(shè) 計(jì)的多路智力搶答器能同時(shí)供 4 個(gè)選手參賽，編號(hào)分別為 0 到 4，每個(gè) 人 用 1個(gè) 搶答按鍵； J J J J4 分別為搶答開(kāi)關(guān)， J5 為裁判開(kāi)關(guān) ， 當(dāng)裁判開(kāi)關(guān)閉合時(shí)可以進(jìn)行搶答 ， 最先按下開(kāi)關(guān)的選手對(duì)應(yīng)的號(hào)碼將在數(shù)碼管上 顯示同時(shí)計(jì)時(shí)電路還記下選手搶答時(shí)的時(shí)間。 雖然搶答器技術(shù)在近年來(lái)有很大改進(jìn)，但依然有著很多不足。無(wú) 線(xiàn)電腦搶答器利用電腦和投影儀，可以把搶答氣氛活躍起來(lái)，一般多使用于 電臺(tái)等大型的活動(dòng)。電腦搶答器又分為無(wú)線(xiàn)電腦搶答器和有線(xiàn)電腦搶答器。非語(yǔ)音記分搶答器構(gòu)造很 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè) 簡(jiǎn)單，就是一個(gè)搶答器的主機(jī)和一個(gè)搶答按鈕組成，在搶答過(guò)程中選手是沒(méi)有記分的顯示屏。了解國(guó)內(nèi) 外搶答器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢(shì)對(duì)于 提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)布線(xiàn)、焊接、調(diào)試等工作使 數(shù)字搶答器成形 [1]。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯 示器上輸出；用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。 本文主要是配合《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》理論課程而設(shè)置的一門(mén)實(shí)踐性課程，旨在鞏固所學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)綜合能力，培養(yǎng)電路設(shè)計(jì)能力，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果。能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用單片機(jī) 、 PLC、 EDA，也可以 采用 模擬電路、數(shù)字電路 和 模擬與數(shù)字電路相結(jié)合的方式。它通過(guò)數(shù)碼顯示管、燈光及音響等多種方式指示出第一搶答者。 If nobody answer the question on time ， the alarm will give out some sound， helping the host know the race in this turn is of no use ， so the function of alarming is achieved. Keywords： Responder， timing， counting， alarm 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 IV頁(yè) 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 1 課題背景及目的 ....................................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究狀況 ....................................................................................................... 1 課題研究方法 ....................................