课程设计-抢答器.doc

（1） 抢答器同时提供4名选手参赛，分别用4个按钮表示。抢答时长为10秒。（2） 输入抢答信号在“抢答开始”命令后的规定时间，显示抢答者的序号，相应的绿灯亮。在命令开始前抢答，显示违规者的序号，红灯亮。（3） 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在数码管上显示选手。抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。（4） 参赛选手在设定时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作。显示器上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人清零为止。（5） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效。红灯亮，并禁止抢答。定时器上显示0。三总体方案及工作过程 定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。如图所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：1）优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；2）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；3）控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。四、各部分电路具体设计原理1）脉冲产生电路该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路，利用555以及一些电容和电阻实现，使每秒产生一个CP上升沿。555的3端输出的脉冲的宽度为： ， 即T=0.7*(4.7k+2*150k)*4.7*10e-6=0.5S，所时钟周期为2T=1S。 2）显示电路部分 (1)/七段译码器74LS48和数码管 十进制 输入/BI/RBO输出/LT/RBIAAAAabcdefg01100001111111011x00011011000021x00101110110131x00111111100141x01001011001151x01011101101161x01101001111171x01111111000081x10001111111191x100111111011数码管符号图： (2)、显示抢答选手编号模块，输入信息由锁存器锁存模块提供，该电路用七段译 码器74LS48和数码管实现 。 (3)、10秒倒计时模块， 一、在计时过程中如有选手抢答，则立即停止计时，同时将抢答选手编号显示在显示器上； 二、当计数结束时，则停止计数。 当主持人按开始按键后，置数端（/LD）接高电位，开始置数位0110，开始计数：0110、0111、10001111，加非门后，即：1001、1000、0111、0110、0101 、0100、 0011 、0010 、0001 、0000 ：（90），实现倒计时功能；计数控制端ENP接进位端CO和四个选手按键的与，当有选手按键，或者倒计时结束（即实现进位）时，都能实现ENP端的低电平，此时，计数保持。 电路设计图如下： 3）抢答锁存电路部分1、选手开关 此电路由4个开关组成，四位抢答者通过开断各自的开关开关实现抢答，给编码器输入高低电平，其中低电平为有效抢答信号。 2、主持人开关此电路由1个开关和一个1k的电阻组成，主持人通过开断开关控制整个电路开合。 3、抢答部分电路选用优先编码器 74LS148 、锁存器 74LS75 和74LS48译码器来完成。该电路主要完成两个功能： 一、分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号； 二、是禁止其他选手按键，其按键操作无效。 工作过程：当选手开关S置于清除端时，锁存器74LS75的EN端输入为“1”，属于无效状态。当开关S置于开始时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），锁存器74LS75的EN端为“0”，将数据锁存，其他选手若在按下时，仍然保持最开始选手的编号。在经过优先编码器和译码器将数据输入后 数码管显示。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。1） 优先编码器 74LS148实现过程：选手编号编码输出编码输出ABCDYYY10111001210110103110101141110100 优先编码器 74LS148有8个输入端07，三个二进制输出端。输入低电平有效，当有选手按下按键时，输出端能对应的使出相应的三位二进制数值，实现编码功能。优先编码器 74LS148的功能如下： 2）锁存器74LS75实现过程： 锁存器74LS75的始能端E01、E23接四个选手的开关与，即M=A1A2A3A4，当其中任意一个选手按下按键时，都能使始能端为低电平，此时锁存器保存该选手的编号，如再有别的选手再按键时，由于始能端已经为低电平，继续保持第一个选手的编号，使别的无效。实现锁存功能。锁存器74LS75的功能表如下： 电路图如下： 5551脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。 3脚：输出端Vo 2脚：低触发端 6脚：TH高触发端 4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表61示。 3、倒计时电路：该电路的采用74LS161做为个位数计时，它是一个十六进制加法译码显示计数器，采用置数法，再经过反相器到BCD-7段译码器显示出时间，从9秒到0，到0时如果还没有人抢答，则红灯（发光二极管）亮。在计时过程中（时间还没有到0），只要有人抢答，计时器则停止工作，并显示时间。主持人控制开关开始时，倒计时开始计后，到时间为0时停止计时。1、抢答电路：3.定时电路参考电路如图3所示，该电路由74LS161、74LS48、74LS04、74LS20实现。把161做成模十的计数器，开始时置数端为0110,161的输出端各接一个非门，就很容易的做成了模为十的倒计时器。再经过48的译码，数码管就可显示为9，当从0110一直循环到1111时，就完成一次循环。将1111信号过一个与非门接到161的端，即可完成计时结束后的保持为0的功能。将1111信号过一个与非门与抢答电路的反馈信号通过一个与门连接到E0/1,E2/3端，即可完成计时结束后禁止抢答的功能。开关直接连接到端，而端直接接