设计一个4人抢答器.doc

,.设计一个4人抢答器，的过程如下，一真值表，五个输入，一个为主持人，二，用与非门，再用锁存器，三，用74LS47译码器，最大的问题是，如何锁存和清0锁存，是，用锁存器的输出的反，接入一个与非门，再与主持人的输入一起接入一个与非门，当然主持人接下时，为低电平，清0，同时呢，将主持人的输入再接入，IB基本就是这个过程的了1、 基本功能： （1） 计一个智力竞赛抢答器，可同时供4名选手参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4，各用一个抢答按钮（2） 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。 （3） 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管行显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 2、 扩展功能 （1） 抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定10s。 当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响。 （2） 参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 （3） 如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示0。1、设计目的抢答器电路设计方案很多，有用专用芯片设计的、有用复杂可编程逻辑电路设计的、有用单片机设计制作的、也有用可编程控制器完成的，但由于专用电路芯片通常是厂家特殊设计开发的，一般不易买到或价格较高，用其它方式设计的需要设计者具有相应的理论知识，并要通过仿真器、应用软件、计算机等辅助设备才能验证完成，不利于设计者的设计和制作。2、设计要求（1）、抢答器分为4组，每组序号分别为1、2、3、4、按键SB0-SB3分别对应4组，抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其他组的按键信号。（2）、系统外设清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。（3）、数字抢答器定时为10s，通过控制键启动抢答器后，要求30s定时器开始工作，发光二级管点亮。（4）、抢答者在10s内进行抢答，则抢答有效，如果10s定时到时，无抢答者，则本次抢答无效，系统短暂报警。(5)、抢答者违规显示。3、设计原理 工作原理为：接通电源后，主持人将开关FW拨到清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始状态，宣布开始抢答器工作。定时器开始倒计时。选手在规定的30s定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号显示、扬声器提示,倒计时显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。(1)抢答器电路的设计该部分主要完成两个功能：一是分辨选手按键的先后，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操作无效。选用优先编码器74ls148和RS锁存器可以完成上述功能，所组成的电路图如下所示。这个电路的工作原理过程：当主持人控制开关s置于“清零” 端时，RS触发器的R非端均为0，4个触发器输出（Q4-Q1）全部置0，使74ls148的BI的非=0，显示器灯灭：74ls148的选通输入端ST的非=0，使之处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人把开关S置于“开始”时，优先编码器和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端的信号，当有选手将键按下时（比如按下s5），74ls148的输出Y2Y1Y0的非=010，YEX的非=0，经RS锁存后，CTR=1，BI的非=1，经74ls148译码后，显示器显示为“5”。此外，CRT=1,使74ls148的ST的非为高电平，封锁其他按键的输入。如果再次抢答需有主持人将S开关重新“清除”，电路复位。（2）定时电路的设计节目主持人可根据抢答题的难以程度，来设定某一次抢答的时间，通过置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用可由两片十进制同步加减计数器74Ls192、译码器7448、气短数码显示管来进行设计。其中，两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时， 输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。74LS192是同步十进制可逆计数器，具备双时钟输入，同时具备清零和置位功能。其管脚图如图所示：3.2.3 秒脉冲产生电路秒脉冲发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。实现这样矩形波的方法很多，可以由非门和石英振荡器构成，可以由单稳态电路构成，可以由施密特触发器构成，也可以由555电路构成等等。 不同的的电路对矩形波频率的精度要求不同，由此可以选用不同电路结构的脉冲信号发生器。本设计中由于秒脉冲信号作为计时器的计时脉冲，其精度直接影响计数器的精度，因此要求秒脉冲信号有比较高的精度。一般情况下，要作出一个精度比较高、频率很低的振荡器有一定的难度，工程上解决这一问题的办法是先做一个频率比较高的矩形波振荡器，然后将其输出信号通过计数器进行多极分频，就可以得到频率比较低、精度比较高的脉冲信号发生器，其精度取决于振荡器的精度和分频级数。按照这样的思路设计出图5所示的秒脉冲信号发生器。图5 秒脉冲信