1、八路數(shù)字搶答器一、技術(shù)指標(biāo)1、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）設(shè)置八個(gè)搶答按鈕，另設(shè)一個(gè)主持人按鈕用來(lái)清零，主持人清零后，首先搶答人的號(hào)碼顯示出來(lái)并保持到主持人再次清零。（2）只要有按鈕按下，電路鎖存，其他按鈕功能失效。2、設(shè)計(jì)要求（1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0S7表示。（2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。二、方案論證與設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器將搶答者選出，然后送入鎖存器，鎖存器輸

2、出經(jīng)過(guò)譯碼顯示，顯示出搶答者的編號(hào)。控制電路將編碼器置于禁止?fàn)顟B(tài)，不準(zhǔn)許其他競(jìng)賽者搶答。三、工作原理圖（一）所示的數(shù)字搶答器的工作過(guò)程是：接通電源后，主持人先按下清零鍵，此時(shí)將顯示器清零，當(dāng)主持人讀完題目發(fā)出“搶答開(kāi)始”的號(hào)令的同時(shí)按下定時(shí)控制電路中的按鍵，此時(shí)定時(shí)電路開(kāi)始計(jì)時(shí)等待選手搶答，在此過(guò)程中，當(dāng)有選手搶答時(shí)編碼器通過(guò)鎖存器立即接收到該信號(hào)并迅速返回給鎖存控制電路一個(gè)控制信號(hào)，鎖存控制單元立即產(chǎn)生并送給鎖存器一個(gè)鎖存信號(hào)使得其他七路的按鍵信息不能被接受。與此同時(shí)，編碼器又將輸出信號(hào)傳給譯碼器再通過(guò)數(shù)碼管顯示出搶答者的號(hào)碼，在此過(guò)程中編碼器還向控制單元發(fā)出信號(hào)以作出響應(yīng)的聲光指示。按圖一

3、我們把系統(tǒng)分成鎖存控制顯示模塊、定時(shí)模塊、聲光指示模塊共三大模塊。此三模塊中最關(guān)鍵的部分就是鎖存控制模塊，解決該模塊的方案有多種，在此只針對(duì)該模塊進(jìn)行了方案的選擇及論證。圖一 數(shù)字搶答器框圖 四、單元電路設(shè)計(jì)整個(gè)電路主要包括鎖存控制搶答電路、數(shù)碼顯示電路、定時(shí)電路、音頻產(chǎn)生電路、聲光指示電路五部分組成。、鎖存控制搶答電路的設(shè)計(jì)當(dāng)有一個(gè)按鍵事先按下時(shí)，我們必須還要考慮到防止其他按鍵與之產(chǎn)生沖突，因此在有按鍵事先按下的情況下必須使得其他按鍵無(wú)效。同時(shí)還要保證在重新下一輪搶大時(shí)能夠?qū)@示器清零。基于此種設(shè)想，我們采用如圖二所示的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖（二）見(jiàn)最后一頁(yè)。當(dāng)按下SA鍵時(shí)，74LS76為基本RS觸

4、發(fā)器，因此15端輸出為高電平，此時(shí)給74LS373的LE一個(gè)有效脈沖使得74LS373的輸出跟隨輸入信號(hào)變化。此時(shí)若無(wú)按鍵按下，則輸出全為高電平，八個(gè)高電平全部送入74LS148的輸入端，此時(shí)74LS148的輸出端CBA、GS、EO分別為11110，CBA三端的信號(hào)分別接入數(shù)碼顯示電路用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的74LS47的CBA三端，而將74LS373中Q0端的信號(hào)取反后接到74LS47的D端，譯碼器4腳接74LS148的EO端輸出的低電平因此不能工作，在顯示器中不會(huì)顯示任何數(shù)字。從而達(dá)到清零作用。而在按下SA后，如果有搶答按鍵按下，鎖存器74LS373將采集到的按鍵信息發(fā)送至編碼器74LS148，7

5、4LS148對(duì)該信號(hào)進(jìn)行編碼并在GS端產(chǎn)生低電平傳至觸發(fā)器74LS76的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)輸入端，該引腳用來(lái)控制觸發(fā)器74LS76中的JK觸發(fā)器的工作，當(dāng)為有效電平時(shí)，JK觸發(fā)器才能工作，而此時(shí)按鍵SA端的電容C1已充電至高電位，即觸發(fā)器74LS76的2端和8端均為高電平，74LS76轉(zhuǎn)為帶低電平有效的邊沿JK觸發(fā)器，當(dāng)CS給其加一低電平脈沖時(shí)，JK觸發(fā)器開(kāi)始工作將15腳的Q端直為低電平從而鎖住了鎖存器74LS373的輸出端信號(hào)，無(wú)論哪一按鍵再按下，74LS373輸出端的信號(hào)不再改變，從而實(shí)現(xiàn)了一旦有人事先搶答，其他開(kāi)關(guān)不起作用這一功能。在電路中，74LS76通過(guò)采集74LS148 GS端的信號(hào)給7

6、4LS373提供鎖存信號(hào)，并通過(guò)定時(shí)電路的信號(hào)為聲光控制電路提供控制信號(hào)。、定時(shí)電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)定時(shí)電路的目的是讓選手們?cè)谝?guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，即只允許在這段規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，否則視為犯規(guī)。定時(shí)要持續(xù)一段時(shí)間后自己恢復(fù)。基于以上分析，我們采用了由NE555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，NE555是為我們熟悉也經(jīng)常使用的一種定時(shí)器，在這部分電路中，我們采用NE555構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有如下三個(gè)特點(diǎn)：（）電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。（）在外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用下。電路有暫穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。（）暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。

7、暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間取決于RC電路的參數(shù)值。如上所述，暫穩(wěn)態(tài)電路的這些特點(diǎn)正好符合我們所要設(shè)計(jì)的定時(shí)單元電路的要求。如圖三所示。 圖三 定時(shí)電路 該電路是由NE555構(gòu)成可調(diào)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電源接通瞬間，電路有一個(gè)穩(wěn)定的過(guò)程，即電源通過(guò)電阻R和電位器RP向電容C充電，當(dāng)VCC上升到2/3VCC時(shí)，555內(nèi)部觸發(fā)器復(fù)位，VO為低電平，放電BJT導(dǎo)通，電容放電，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。如觸發(fā)器輸入端（2腳）施加觸發(fā)信號(hào)（VI/），觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，輸出高電平，且截止。此后電容充電至/時(shí)，電路又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，為低電平，導(dǎo)通，電容放電，電路恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)。如果忽略的飽和壓降，則從零電平上升到

8、/的時(shí)間，即為輸出電壓的脈寬。（）n.（）這種電路產(chǎn)生的脈沖寬度可從幾個(gè)微秒到數(shù)分鐘，精度可達(dá).。、音頻產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)本單元用于產(chǎn)生音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，要使蜂鳴器工作必須給其輸入脈沖信號(hào)，因此，在該單元中我們同樣采用了定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生方波脈沖，考慮到對(duì)脈沖信號(hào)能夠做到有效的控制，我們采用由構(gòu)成的施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器具有以下特點(diǎn)：（）施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)，對(duì)于緩慢變化的信號(hào)仍然適用，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一電壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。（）輸入信號(hào)增加或減少時(shí)，電路有不同的閥值電壓。如圖四所示，是我們?cè)陔娐分杏玫降挠啥〞r(shí)器構(gòu)成的音頻產(chǎn)生電路。圖四音頻產(chǎn)生電路該電路中的定時(shí)器的腳接到指示控制電

9、路中，由指示控制電路來(lái)控制音頻信號(hào)的產(chǎn)生及消失。即當(dāng)腳來(lái)的是高電平時(shí)，該電路才能正常工作并產(chǎn)生音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)腳來(lái)的是低電平時(shí)，定時(shí)器處于復(fù)位狀態(tài)，輸出為低電平，蜂鳴器不工作。、聲光指示電路的設(shè)計(jì)聲光指示單元用于指示搶答的信息，能夠指示出搶答是否有效，圖五是聲光指示單元的電路。各單元的指示信號(hào)送給雙與非門及雙輸入或門，它將信號(hào)進(jìn)行不同的組合處理分別送給發(fā)光二極管或音頻產(chǎn)生電路來(lái)向主持人作出相應(yīng)的信號(hào)指示。圖中，為無(wú)效搶答指示燈，為有效搶答指示燈。圖五聲光指示電路五、總電路圖根據(jù)以上分析，我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖六所示的電路。（見(jiàn)最后一頁(yè)）。六、元件清單表元件清單序號(hào)名稱及型號(hào)規(guī)格數(shù)量序號(hào)名稱及型號(hào)規(guī)格數(shù)量鎖存器電阻編碼器電阻或門電阻與非門電阻.觸發(fā)器電阻定時(shí)器電阻譯碼器高精密電位器共陰數(shù)碼管七段顯示瓷片電容.uF蜂鳴器瓷片電容0.01uF三極管電解電容uF發(fā)光二極管紅色按鈕發(fā)光二極管綠色七、調(diào)試過(guò)程與結(jié)果經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試，所得結(jié)果與分析的完全吻合。充分證明