八路抢答器.doc

八路抢答器八路抢答器该八路抢答器用于8人及8人以下的抢答比赛中，本抢答器实用可靠，采用数码显示器显示抢答编号，具有数码锁存,优先抢答及规定时间内抢答有效的功能。一、 电路原理框图锁存电路译码显示电路 音响提示电路 控制电路输入电路 将抢答中先按下按钮的编号用锁存器锁存，其它按钮无效，然后送入专用频道数显译码电路，直接驱动数码管显示抢答编码。二、电路各功能模块分析（1）输入电路利用8个常开接钮开关S1S8和8只电阻R1R8,组成抢答器的输入电路。S1S8为自复式常开按钮开关，分别作为8位抢答按钮，与它相连的8只电阻为下拉电阻，以保证按钮未按下时，锁存器的输入端为低电平。(2) 定时电路由555定时器，三极管T1、T2，非极性电容C3，C4，二极管D，时间继电器KT，电阻R13R16组成。当电路接通（S0按下），三极管T1经R16分压后导通，555定时器二脚电位拉低，3脚输出高电平，开始定时（设定为30S）三极管T2导通，继电器KT线圈得电，其常开开关闭合电路自锁。(3) 8线一8线锁存优先编码器由带公共时钟和复位端的编码器74LS273组成。编码器的逻辑功能就是把输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码。优先编码器中，允许同时输入两个以上的编码信号。不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。(4) 译码显示电路由专用频道数显译码器CH233，电阻R10，数码显示管LT5547组成。译码器的逻辑功能是将每一个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号，是编码器的反操作。数码管可以用TTL或CMOS集成电路直接驱动，所以使用译码器将BCD编码译成数码管所需要的驱动信号，以便使数码管用十进制数字显示出BCD编码表示的数值。(5)音响提示电路由两部分组成，喇叭B1组成提示开始抢答提示电路；KD型“叮咚”音乐集成电路，喇叭B2，极性电容C2，电阻R9组成抢答提示电路。(6)电复位清零电路由二极管VD9,电阻R11,极性电容C1组成。555定时器的定时时间到，电路失电，电复位清零电路将锁存器清零复位，锁存器输出为低电平。三、电路中所使用的元件编 号名 称数 量编 号名 称数 量S0S8复 位 开 关9LT5547数码显示管1R1R8下 拉 电 阻8VD1VD9二极管9R9R14电 阻6C1,C2极性电容2R15,R16分 压 电 阻2C3,C4非极性电容2IC1 74LS2733锁存编码器1VD单向可控硅1IC2 CH233数显译码器1V二极管1IC3 KD音乐集成电路1T1,T2三极管2555定时器1B1,B2喇叭2KT时间继电器1附图1 八路抢答器所选材料清单四、 电路原理总图开关S0为主持人发出抢答命令时用的自复位常开式按钮开关。按下S0后，开始抢答提示喇叭B1响，可以开始抢答。这时由以555定时器为核心的定时电路开始开作。三极管T1导通， 555定时器触发计时。时间继电器线圈KT得电，延时（设定为1秒）后，常开触头闭合，电路自锁。这时主持人松开S0,喇叭B1不再响。如果1号抢答成功，此时锁存器输出端Q1变为高电平，同时VD1VD8组成的或门输出高电平，给晶闸管控制端一个脉冲，晶闸答VD导通，锁存器处于锁存状态，所以输出端的数据保持不变，输出端Q1一直是高电平，经译码器各脚（a-g）输出高、低电平，由数码管显示出“1”，与此同时由可控硅导通时产生的触发信号送到提示电路触发音乐集成电路工作，使扬声器B2发出提示音响，为了区别开始抢答提示音，使用“叮咚”型的音乐集成芯片。此后无论谁再按钮，都不能使锁存器的数据发生变化，音响提示电路也不会产生音响。当抢答计时到时，无论有人抢答过还是无人抢答，都将使三极管T2无触发高电平，时间继电器KT线圈失电，闭合的常开触头断开，电路失电，再抢答也无效，即具有规定时间抢答有效的功能。经VD9、R11、C1复位清零，锁存器输出为低电平，不再锁存。到下一题时，再由主持人按下开始抢答按钮S0，由B发出抢答提示音。附图2 八路抢答器原理图五、设计心得在设计之前，参考了许多相关的资料，从网络上下载了原理图。在设计中又参考了以前讲过的四路抢答器的原理图，有了基本的思路。但着手设计时，又出现了许多未预料到的问题，例如元件的选择：在选择编码器时，是采用普通编码器还是优先编码器。普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱。所以选择了优先编码器。但是74LS系列中众多不同管脚的类型，选择哪个作编码器。经过查找，选择了8线-8线的74LS273，因为想用数字的形式显示抢答者的编号，所以选择了数码显示管，但数码显示管不能直接和74LS273相连，数码显示管需要由TTL或CMOS集成电路驱动，所以在TTL还是CMOS集成电路上又进行了比较和选择。最后选择了专用频道数显译码器CH233，用它将74LS273输出的二进制代码译成相对应的高、低信号，用其作为数码显示管的驱动信号，数码显示管显示出相对应的选手编号。在定时电路中，555定时器的类型也很多，根据设计需要选择了555定时器低电平触发。在一些设计原理上也遇到了许多新问题。刚开始设计时，电路中并未采用单向可控硅VD，认为电信号给三极管直接触发音乐集成电路IC3就行了，后来才发现当电源接通后，无论有无人按按钮都会使音乐集成电路通电发出声响，所以就加上了单向可控硅，由它来触发音乐集成电路。在做在规定时间内抢答有效时，经同学指证，发现三极管T1、T2的额定电压小，所以串接电阻R16，R15分压后导通。而时间继电器的KT的使用是在发现开始抢答提示喇叭B1会一直响不停