【正文】 (22) 六． 參考文獻(xiàn) (23) 華北科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2 一．設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 設(shè)計(jì) 任務(wù)： 利用 所學(xué)的 數(shù)字電子電路的 知識設(shè)計(jì)一個 可供四組參賽者進(jìn)行比賽的 智力競賽搶答器 。 設(shè)計(jì)要求： （ 1） 四組 參賽者在進(jìn)行搶答 時，當(dāng)搶答者按下面前的按鈕時， 搶答器能準(zhǔn)確地判斷出搶先者，并以二極管發(fā)光為標(biāo)志。 （ 3） 搶答器應(yīng)具有限時（回答問題搶答 時）功能。 （ 4） 搶答者犯規(guī) （主 持人未說“開始搶答”時，參賽者搶先 按鈕）時，數(shù)碼管以顯示選手編號出現(xiàn)閃動為標(biāo)志。 設(shè)計(jì)目的： （ 1） 進(jìn)一步掌握數(shù)字電子技術(shù)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì) 能力和綜合分析問題、解決問題的能力。 （ 3） 熟悉并學(xué)會選用電子元器件，為以后從事生產(chǎn)和科研工作 打下一定的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)這一功能可選擇使用觸發(fā)器或鎖存器等。同時還必須注意，第一搶答信號應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令華北科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 3 之后才有效。 在主持人沒有按下開始搶答按鈕前， 若已有參賽者搶答，數(shù)碼管顯示的數(shù)字就會一閃一閃地跳動，此時表明選手犯規(guī) ； 主持人 可以根據(jù)題目的難易程度設(shè)定一個搶答時間，如 30 秒、 60秒、 90 秒。 此 時，若有組別搶答， 數(shù)碼管 顯示該組別 且 搶答指示燈亮 計(jì)時停止 ， 即 表示“已有人搶答”；當(dāng)計(jì)時時間到，仍無組別搶答，則計(jì)時指示燈顯示 00表示“時間已到”，主持人清零后開始新一輪 地 搶 答 。 （ 2） 設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) S，該開關(guān)由主持人控制。 （ 3） 搶答器具有鎖存與顯示功能。同時封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。 擴(kuò)展功能 （ 1） 搶答器具有定時搶答功能。 （ 2） 參賽選手在設(shè)定時間 內(nèi)搶答，搶答有效，同時定時器停止倒計(jì)時，編號顯示器上顯示選手的編號，定時顯示器上顯示剩余搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 控制 系統(tǒng) 驅(qū)動 揚(yáng)聲器報(bào)警 ，并封鎖輸入編碼電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器顯示 00。 主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答華北科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 4 后，當(dāng)選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。 圖 1 所示的定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設(shè)定的時間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說一聲“ 搶答開始”，同時將控制開關(guān)撥到“開始”位置， 搶答器處于工作狀態(tài)，定時器 開始進(jìn)行 倒計(jì)時。當(dāng)選手在定時時間內(nèi) 按動搶答鍵時，搶答器要完成以下三 項(xiàng)工作： ① 優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示 其 編號 。 ③ 控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 圖 1 定時搶答器總體框圖 華北科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 5 方案論證 由 搶答器的構(gòu)成框圖 可知， 它主要由控制 電路、觸發(fā)鎖存電路、 定時電路和報(bào)警電路 幾部分組成 。 并且，優(yōu)先編碼電路受擴(kuò)展電路的定時信號控制，當(dāng)?shù)褂?jì)時為 0，則鎖上搶答電路，停止搶答。 在它的擴(kuò)展電路中，秒脈沖產(chǎn)生的電路通過定時電路控制搶答時間，并通過譯碼電路后由 7 段顯示器顯示。當(dāng)?shù)褂?jì)時結(jié)束后，則產(chǎn)生控制信 號鎖住搶答通路。 因此 滿足了設(shè)計(jì)的 總體 要求 ，該方案可行。選 用優(yōu)先編碼 74LS148 和 RS鎖存器 74LS279可以完成上述功能，其電路組成如 下 圖 2 所示 。于是74LS48的 BI /RBO =0，顯示 器滅燈； 74LS148的選通輸入端 ST =0，74LS148 處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作 。 圖 2 搶答 電路 華北科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 7 此時 ， ST =1，即 ST端為高電平， 使 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。 其中， 基本 RS觸發(fā)器（ 74LS279 芯片）的工作原理 是 ： 1. 保持狀態(tài)。即S =R =1 時 ，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。當(dāng) S =1， R =0 時，如果基本 SR 觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為 Q =Q =0，因 R =0，會使 Q =1，而 Q =1 與 S =1 共同作用使 Q 端翻轉(zhuǎn)為 0；如果基本 SR 觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為 Q =0、 Q =1，同理會使 Q =0，Q =1。 3. 置 1 狀態(tài)。 4. 不定狀態(tài)。當(dāng)脈沖去掉后， S 和 R同時恢復(fù)高電平后，觸發(fā) 華北科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 8 器的新狀態(tài)要看 G1 和 G2兩個門翻轉(zhuǎn)速度快慢，所以稱 S =R =0 是不定狀態(tài)，在實(shí)際電路中要避免此狀態(tài)出現(xiàn)。若輸入端有 n 位，代碼組合就有 2n 個，可譯出 2n 個輸出信號 。顯示譯碼器 74LS48 的 7， 1， 2， 6 引腳接受來自 74LS192 的輸出信號并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。 如設(shè)計(jì)定時 30秒，只需把左邊 74LS192 芯片的 15 引腳所對應(yīng)的開關(guān)按鈕撥向上端，即接高電平；而 10 引腳對應(yīng)的開關(guān)按鈕撥向下 端接低電平，使得 初始時間設(shè)定為 30 秒。 定時電路的組成如圖 3 所示： 555 芯片完成產(chǎn)生秒脈沖的功能。搶答開始后，秒脈沖推動右邊的芯片開始倒記時，同時右邊芯片產(chǎn)生的進(jìn)位信號作為左邊芯片的 CP信號推動左邊的芯片倒記時，完成十進(jìn)制的倒記時功能。當(dāng)記時到 30 秒時，左邊的芯片產(chǎn)生的定時到信號輸出 為低電位，也屏蔽了秒信號，使得數(shù)碼管顯示為 00。 華北科技學(xué)院課