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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 綜述</b></p><p> 競(jìng)賽搶答的器件,在現(xiàn)實(shí)生活中很常見,尤其是在隨著各種智益電視節(jié)目的不斷發(fā)展,越來越多的競(jìng)賽搶答器被用在了其中,這種搶答器的好處是不僅能夠鍛煉參賽選手的反應(yīng)能力,而且能增加節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)的緊張、活躍氣氛,讓觀眾看得更有情趣。 </p><p> 在知識(shí)競(jìng)賽中
2、,特別是做搶答題時(shí),在搶答過程中,為了知道哪一組或哪一位選手先答題,必須要有一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中,只靠人的視覺是很難判斷出哪組先答題。這次設(shè)計(jì)就是用幾個(gè)觸發(fā)器以及三極管巧妙的設(shè)計(jì)搶答器,使以上問題得以解決,即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒,也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了搶答器的工作原理及設(shè)計(jì),以及它的實(shí)際用途實(shí)際進(jìn)行智力競(jìng)賽時(shí),一般分為若干組,各組對(duì)主持人提出的問題,分必答和搶答兩種,必答有時(shí)間限制,到時(shí)要告警。回答
3、問題正確與否,由主持人判別加分還是減分,成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果要用電子顯示裝置顯示。搶答時(shí),要判定哪組優(yōu)先,并予以指示和鳴叫。</p><p><b> 1. 設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b> 1.1工作過程</b></p><p> 接通電源時(shí),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(hào)顯示器滅
4、燈,定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)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(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置,揚(yáng)聲器給出聲響提示,搶答器處于工作狀態(tài),定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。</p><p> 當(dāng)定時(shí)時(shí)間到,卻沒有選手搶答時(shí),系統(tǒng)報(bào)警,并封鎖輸入電路,禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí),搶答器要完成以下四項(xiàng)工作:</p><p> ?。?)優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào),并由鎖
5、存器進(jìn)行鎖存,然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào);</p><p> 揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響,提醒節(jié)目主持人注意;</p><p> 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;</p><p> 控制電路要使定時(shí)器停止工作,時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間,并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p> ?。?)計(jì)數(shù)顯示電路可用8
6、421碼撥碼開關(guān)譯碼電路顯示 。8421碼撥碼開關(guān)能進(jìn)行加或減計(jì)數(shù)。也可用加/減計(jì)數(shù)器(如74 LS193)來組成。譯碼,顯示用共陰或共陽組件,也可用CL002譯碼顯示器當(dāng)選手將問題回答完畢,</p><p> 主持人操作控制開關(guān),使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài),以便進(jìn)行下一輪搶答。</p><p> 1.2電路的組成及控制原理</p><p><b>
7、分析框圖如下所示:</b></p><p> 圖1-2 四人智力搶答器框圖</p><p><b> 2.選用器材</b></p><p> 直流穩(wěn)壓電源,74HC148為8線-3線優(yōu)先編碼器,74HC48七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器,74HC279為四個(gè)R-S 鎖存器,十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74HC192,555定時(shí)器,顯示器LC50
8、11-11,CL002,發(fā)光二極管,阻容元件,電位器,喇叭,開關(guān)等。 </p><p> 3. 單元電路設(shè)計(jì) </p><p><b> 3.1計(jì)分電路</b></p><p> 每組均有8421碼撥碼開關(guān)KS-1,完成分?jǐn)?shù)的增和減,每組為三位個(gè),十,百位,每位可以單獨(dú)進(jìn)行加減。例如:100
9、分加“10”分變?yōu)?10分,秩序安東撥碼開關(guān)市委“+”號(hào)一次;若加“20”分。若減分,方法相同,即按動(dòng)“-”號(hào)就能完成減數(shù)記分。用i表示組別(i=1,2,3,4)。</p><p> 圖3-1撥碼開關(guān)裝置</p><p> 3.2 搶答器電路 </p><p> 該電路完成的功能:分辨出選手按鍵的先后,并鎖存優(yōu)先搶答的編號(hào),同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào);禁止其他選
10、手按鍵操作無效。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74HC148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)有選手將鍵按下時(shí)(如按下S5),74HC148的輸出 經(jīng)RS鎖存后,1Q=1, =1,74HC48處于工作狀態(tài),4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為"5"。此外,1Q=1,使74HC148 =1
11、,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),74HC148的 此時(shí)由于仍為1Q=1,所以74HC148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(hào),保證了搶答者的優(yōu)先性。計(jì)數(shù)顯示電路可用8421碼撥碼開關(guān)譯碼電路顯示 。8421碼撥碼開關(guān)能進(jìn)行加或減計(jì)數(shù)。來組成譯 碼,顯示用共陽組件,也可用CL002譯碼顯示器。</p><p> 圖3-2數(shù)字搶答電路</p><p><
12、;b> 3.3定時(shí)電路</b></p><p> 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(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置,計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供??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 </p><p> 圖3-3可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路</p><p><b> 3.4
13、報(bào)警電路</b></p><p> 由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖11、4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器,振蕩頻率f0=1.43/[(RI+2R2)C ]其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào),當(dāng)PR為高電平時(shí),多諧振蕩器工作。</p><p><b> 3-4報(bào)警電路</b></p><p> 3.5時(shí)序控制
14、電路 </p><p> 時(shí)序控制電路搶答器設(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)聲器報(bào)警。圖中,門G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止,門G2的作用是控制74HC148的輸人使能
15、端 。圖3-4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3-2中的74HC279的輸出 1Q=0,經(jīng)G3反相, A=1,則時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74HC192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(hào)"為 1,門G2的輸出 =0,使 74HC148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
16、時(shí),1Q=1,經(jīng) G3反相, A=0,封鎖 CP信號(hào),定時(shí)器處于保持工作狀態(tài);同時(shí),門G2的輸出 =1,74HC148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(hào)"為0, =1,74HC148處于禁止工作狀態(tài),禁止選手進(jìn)行搶答</p><p><b> 3-5時(shí)序控制電路</b></p><p> 4.單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)
17、計(jì)算及元器件選擇</p><p> 4.1 74HC48芯片</p><p> 一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器,常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)</p><p><b> 圖為74HC48</b></p><p> 4.2 74HC279資料</p><p> 四R-S 鎖存器
18、 簡(jiǎn)要說明:279為四個(gè)R-S 鎖存器,共有 54/74279 和 54/74LS279 兩種線路結(jié)構(gòu)型式,其。主要電器特性的典型值如下:型號(hào) tPD PD 54279/74279 12ns 90mW或54LS279/74LS279 12ns 19mW四個(gè)鎖存器中有 2 個(gè)具有 2 個(gè)置位端(SA,SB)。當(dāng)/S 為低電平,R 為高電平時(shí),輸出端 Q為高電平。當(dāng)S為高電平,R為低電平時(shí),Q為低電平。當(dāng)S和R 均為高電平時(shí),Q被
19、鎖存在已建立的電平;當(dāng)S和R均為低電平時(shí),Q 為不穩(wěn)定的高電平狀態(tài)。對(duì)SA和/SB,S的低電平表示/SA和/SB只要有一個(gè)為低電平,S的高電平表示SA和SB均為高電平。引出端符號(hào):1Q~4Q 輸出端/1S~/4S 置位端(低電平有效)/1R~/4R 復(fù)位端(低電平有效)4.3 74HC148資料</p><p><b> 圖為74HC148</b></p><p>
20、; 在優(yōu)先編碼器電路中,允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí),優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼,優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。74HC148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。</p><p> Y2’=((I4+I5+I6+I7))*S)’</p><p> Y1’=((I2 I4’I5’+ I3 I
21、4’I5’+ I6 + I7)*S)’</p><p> Y0’=((I1I2’I4’I6’+I3I4’I6’+I5I6’+I7)*s)’</p><p> 為了擴(kuò)展電路的功能和增加使用的靈活性,在74HC148的邏輯電路中S’為選通輸入端,只有在S’=0條件下,才正常工作,而在S’=1時(shí),所有的輸出端均被封鎖在高電平。。</p><p> YS’=(I0’I
22、1’I2’I3’I4’I5’I6’I7’S)’</p><p> 只要任何一個(gè)編碼輸入端有低電平輸入,且S=1,YEX’即為高電平,因此,為低電平時(shí)表示“電路工作,且有編碼輸入。</p><p> YEX’=((I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)*S)’</p><p> 74HC148功能表</p><p> 4.4
23、74HC192資料</p><p> 74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器,它具有雙時(shí)鐘輸入,并具有清除和置數(shù)等功能,其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示:</p><p><b> 圖為74HC192</b></p><p> (a)引腳排列(b)邏輯符號(hào)圖中,CPu為加計(jì)數(shù)端,CPD為減計(jì)數(shù)端,TCU’非同步進(jìn)位輸出端,TCU’為非同步借位輸
24、出端,P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端,MR為清除端,Q0,Q1,Q2,Q3為數(shù)據(jù)輸出端.</p><p> 74HC192功能表</p><p> 4.5 555定時(shí)器 </p><p> 基本原理是,由于電容C的兩端的電壓不能突變,定時(shí)器的2端電壓低觸發(fā)端為低電平,輸出端3為高電平。電源經(jīng)過R1、R2給電容C充電,當(dāng)電容的電壓充到電源電壓的2/3時(shí),5
25、55內(nèi)部的MOS管導(dǎo)通,輸出為低電平。接著電容通過R2和已經(jīng)導(dǎo)通的MOS管放電,當(dāng)電容的兩端電壓下降到低于1/3的電源電壓時(shí),MOS管截止電容放電停止,此時(shí)電源通過R1、R2再次向電容充電,如此反復(fù),形成震蕩,從而在3端得到時(shí)鐘脈沖源輸出,根據(jù)公式:</p><p> 周期T=(R1+2R2)×C×ln2=0.7(R1+2R2)C </p><p> 它由3個(gè)阻值為
26、5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電BJT以及緩沖器G 組成。</p><p> 定時(shí)器的主要功能取決于比較器的輸出控制RS觸發(fā)器和放電BJT T的狀態(tài)。圖中Rd為復(fù)位輸入端,當(dāng)Rd為低電平時(shí),不管其他輸入端的狀態(tài)如何,輸出Vo為低電平。因此在正常工作時(shí),應(yīng)將其接高電平。</p><p> 當(dāng)5腳懸空時(shí),比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3Vcc和1
27、/3Vcc;當(dāng)VI1>2/3Vcc,VI2>1/3Vcc時(shí),比較器C1輸出低電平,比較器C2輸出高電平,基本RS觸發(fā)器被置0,放電三極管T導(dǎo)通,輸出端Vo為低電平。</p><p> 當(dāng)VI1<2/3Vcc,VI2<1/3Vcc時(shí),比較器C1輸出高電平,比較器C2輸出輸出低電平,基本RS觸發(fā)器被置1,放電三極管截止,輸出端Vo為高電平。</p><p> 當(dāng)VI
28、1<2/3Vcc,VI2>1/3Vcc時(shí),基本RS觸發(fā)器R=1、S=1,觸發(fā)器狀態(tài)不變,電路以保持原狀態(tài)不變.</p><p><b> 5. 完整電路圖</b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p> 我認(rèn)為做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng),由于課本上的知識(shí)太多,平時(shí)課
29、間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能,而且考試內(nèi)容有限,所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中,我們了解了很多元件的功能,并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。認(rèn)識(shí)來源于實(shí)踐,實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的,實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會(huì)服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。</p>
30、;<p> 在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會(huì)遇到過各種各樣的問題,尤其在繪圖上花了很長(zhǎng)時(shí)間。通過這次課程設(shè)計(jì),我學(xué)到了很多書本上沒有的實(shí)際的知識(shí),熟悉了一些元器件、芯片在工程中的靈活運(yùn)用。在設(shè)計(jì)及制作過程中,遇到過一些困難。通過上網(wǎng)和去圖書館查資料解決之。并且在網(wǎng)上搜集到了一些元器件及電路的相關(guān)資料對(duì)以后的學(xué)習(xí)及工作是很有幫助的。這次設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了visio的操作,并且進(jìn)一步熟練地掌握和
31、運(yùn)用了相關(guān)的專業(yè)軟件,提高了我們自身的專業(yè)素質(zhì)。這也是我們工科學(xué)生所必須掌握的基礎(chǔ)技能。同時(shí)也深深的體會(huì)到,我們書本上所學(xué)的知識(shí)和實(shí)際的東西相差甚遠(yuǎn),我們所不懂的知識(shí)還有很多,因此今后我們要更加注重實(shí)際方面的鍛煉和運(yùn)用。好好珍惜現(xiàn)在的大學(xué)時(shí)間,努力完善自己。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 毛發(fā)堯.《數(shù)字邏輯》北京:高等教育出
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