1、數(shù)字搶答器的研究、設(shè)計姓 名 學(xué) 號 年 級 專 業(yè) 通信工程 系（院） 信息學(xué)院 指導(dǎo)教師 摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識的手段多種多樣。搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。做為一個單位若專購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展,因此設(shè)計了本搶答器。數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動報警電

2、路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計時功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。關(guān)鍵字：搶答電路 定時電路 報警電路 時序控制ABSTARCTWith the continuous development of science and technology, promote learning science, science and technology, knowledge of the variety of means. With a tool for Qiangda, which has been widely used in all kinds of in

3、telligence and knowledge contests occasions. But Qiangda is used for lower frequency, and some production complex or low reliability, and reduced interest. As a unit, if the purchase is a Qiangda .Although the economy can bear, each year the number is extremely small, because of the long-term storag

4、e (electronic devices) Qiangda for damage to the purchase of the trouble and timeliness of activities, The development will be affected, so this Qiangda is designed .The figure vies for the answering device by the subject circuit and expands the circuit to make up . Have priority in code circuit , l

5、atch , decipher circuit and export the input signal of the entrant team on the display; Starting the warning circuit with the control circuit and host's switch, two the above-mentioned parts make up the subject circuit. Through timing circuit and decipher second signal function while outputs and

6、 realizes counting on the displaying that pulse produce circuit, form and expand the circuit.Keywords: Vie for answering the circuit   Timing circuit   Warning circuit    Time sequence controlling目錄摘要Abstract1緒論.課題研究的相關(guān)背景.選題的目的和意義1.課題研究的內(nèi)容1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.搶答器目前存在的主要

7、問題3搶答器的系統(tǒng)概述4.搶答器的系統(tǒng)功能簡介4.搶答器的工作原理簡介4.搶答器系統(tǒng)的需求分析5.4搶答器的工作流程5.5搶答器的工作過程73搶答器的電路設(shè)計73.1搶答器的總體結(jié)構(gòu)73.2優(yōu)先判斷與編號鎖存電路84搶答器的單元電路設(shè)計104.1搶答器設(shè)計中的優(yōu)先編碼電路104.2搶答器設(shè)計中的定時時電路124.3搶答器設(shè)計中的報警電路134.4搶答器設(shè)計中的時序控制電路144.5七段顯示譯碼器與數(shù)碼管154.6搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成174.7本章小結(jié)175總結(jié)與展望18謝辭20參考文獻(xiàn)211 緒 論. 課題研究的相關(guān)背景當(dāng)今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，而在

8、競賽中往往分為幾組參加，這時針對主持人提出的問題，如果要是讓搶答者用舉手等方法，這在某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，這就要有一種搶答設(shè)備作為裁判員，這就必然離不開搶答器。搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號碼。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)或數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時、選手得分顯示等功能。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，

9、這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識競賽越來越多，操作簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型搶答器必將大有市場。因此，我選擇簡易邏輯數(shù)字搶答器這一課題。簡易邏輯數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計時功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。1.2 選題的目的和意義通過這次課程設(shè)計,了解簡單多功能數(shù)字電路搶答器的組成原理，初步掌握數(shù)字電路搶答器的調(diào)整及測試方法，提高思考能力和實(shí)踐能力。同時通過本課題設(shè)計，鞏固已學(xué)的理論知識，建立邏輯數(shù)字電路的

10、理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算定時計數(shù)的各個單元電路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測試方法。本論文通過參考大量文獻(xiàn)對搶答器的工作原理做了系統(tǒng)介紹，通過詳細(xì)的調(diào)查和權(quán)威技術(shù)資料及相關(guān)情報的收集，為學(xué)校等單位舉行的簡單的搶答活動提供了簡單設(shè)計思路，對于企業(yè)了解搶答器產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)及其發(fā)展?fàn)顩r十分有益。1.3 課題研究的內(nèi)容本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個搶答按鈕。主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位鍵。在后臺主持人可以修改，搶答時間和選手回答問題的時間設(shè)置，如原始狀態(tài)下?lián)尨饡r間為15s，回答問題時間為30s。通過加鍵和減

11、鍵修改上述時間，改完后結(jié)束鍵確定。新時間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時間倒計時和選手號，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。通過研究并在設(shè)計后發(fā)現(xiàn)，采用數(shù)字電路技術(shù)設(shè)計的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因為大多數(shù)功能單元都能通過數(shù)字電路完成，第二，工作性能可靠，抗千擾能力優(yōu)于目前搶答器。所以本研究是一個實(shí)用的工程設(shè)計，具有創(chuàng)新性。本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下:第一章：緒論。簡要介紹了搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀;說明了本課題研究的內(nèi)容.第二

12、章：搶答器系統(tǒng)概述。說明了搶答器的工作過程和主要功能，并定下了本課題要達(dá)到的設(shè)計目標(biāo)。第三章：搶答器的電路的設(shè)計。簡單概述了本課題的總體結(jié)構(gòu)。第四章：搶答器的單元電路設(shè)計。詳細(xì)描述了本課題各單元電路的設(shè)計。結(jié)論：總結(jié)課題設(shè)計，指出設(shè)計中的一些問題，提出改善的意見，并展望搶答器的未來設(shè)計。后其號碼只有數(shù)碼或指示燈顯示，沒有語音提示。本課題就是為了解決以上3個問題，設(shè)計了八路搶答器。1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著我國搶答器市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。技術(shù)工藝，是衡量一個企業(yè)是否具有先進(jìn)性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領(lǐng)先于競爭者的重要指標(biāo)依據(jù)。了解國內(nèi)

13、外搶答器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢對于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場競爭力十分關(guān)鍵。目前市場上搶答器種類繁多，功能各異，價格差異也很大。那么選擇一款真正適合的搶答器就非常重要。搶答器一般分為電子搶答器和電腦搶答器。電子搶答器的中心構(gòu)造一般都是由搶答器由數(shù)字電子集成電路組成，其搭配的配件不同又分為，非語音非記分搶答器和語音記分搶答器。非語音記分搶答器構(gòu)造很簡單，就是一個搶答器的主機(jī)和一個搶答按鈕組成，在搶答過程中選手是沒有記分的顯示屏。語音記分搶答器是由一個搶答器的主機(jī)、主機(jī)的顯示屏以及選手的記分顯示屏等構(gòu)成，具有記分等功能。電子搶答器多適用于學(xué)校和企事業(yè)單位舉行的簡單的搶

14、答活動。電腦搶答器又分為無線電腦搶答器和有線電腦搶答器。無線電腦搶答器的構(gòu)成是由：主機(jī)和搶答器專用的軟件和無線按鈕。無線電腦搶答器利用電腦和投影儀，可以把搶答氣氛活躍起來，一般多使用于電臺等大型的活動。有線電腦搶答器也是由主機(jī)和電腦配合起來，電腦再和投影儀配合起來，利用專門研發(fā)的配套的搶答器軟件，可以十分完美的表現(xiàn)搶答的氣氛。搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用的搶答器有的電路較復(fù)雜不便于制作,可靠性低，實(shí)現(xiàn)起來很困難；有的則用一些專用的集成塊 ,而專用集成塊的購買又很困難。而我所設(shè)計的多功能搶答器簡易邏輯數(shù)字搶答器具有電路簡單，元件普通 ,易于購買等優(yōu)點(diǎn)

15、,很好地解決了制作者制作困難和難于購買的問題。在國內(nèi)外已經(jīng)開始了普遍的應(yīng)用。1.5 搶答器目前存在的主要問題隨著改革開放事業(yè)的不斷深入，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識的手段多種多樣，搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。作為一個單位若專購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展。目前多數(shù)搶答器存在3個不足之處：首先，現(xiàn)場線路連接復(fù)雜。因為每個選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個選手與控制臺之間要有長長的連接線。選手越多，

16、連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場人員的走動。其次，電路復(fù)雜。因為簡單邏輯電路只完成號碼處理、計時、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手號碼的識別、譯碼、計分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。采用簡單邏輯電路掃描技術(shù)識別選手搶按號碼時，電路的延遲時間較大。最后，容易出現(xiàn)選手搶按成功現(xiàn)象。2 搶答器的系統(tǒng)概述2.1 系統(tǒng)的主要功能簡介電子搶答器的主要功能有如下六點(diǎn)：1. 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 S7表示。2. 設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3. 搶答器具有鎖存與顯示功能

17、。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4. 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動"開始"鍵后，定時器進(jìn)行減計時，同時揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5. 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。2.2搶答器的工作原理簡介如圖2

18、-1所示為搶答器的結(jié)構(gòu)框圖，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成檢測數(shù)碼管工作情況。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到"清除"狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置于"開始"狀態(tài)，宣布"開始"搶答器工作。定時器倒計時，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯

19、示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。圖2-1 搶答器結(jié)構(gòu)框圖2.3 搶答器系統(tǒng)的需求分析1、在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效。2、搶答限定時間和回答問題的時間可是在199s設(shè)定。3、可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示。4、搶答時間和回答問題時間倒記時顯示，時間完后系統(tǒng)自動復(fù)位。5、按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。2.4 搶答器的工作流程搶答器的基本工作原理:在搶答競賽或呼叫時，有多個信號同時或不同時送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識別、記錄第一個號碼，同時

20、內(nèi)部的定時器開始工作，記錄有關(guān)時間并產(chǎn)生超時信號。在整個搶答器工作過程中，顯示電路、語音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號。搶答器的工作流程分為、系統(tǒng)復(fù)位、正常流程、違例流程等幾部分，如圖2-2所示。加載程序運(yùn) 行行開始開始數(shù)碼管顯示FFF開始搶按時間倒計時開始前有選手搶按顯示違例選手號碼并伴有語音報警倒計時結(jié)束，超時有選手搶按顯示FFF顯示選手號碼，倒計時時間,語音報警，答題,答題時間倒計時正常流程違規(guī)流程若超過答題時間，則數(shù)碼管顯示FFF答題完畢根據(jù)選手表現(xiàn)，規(guī)則由主持人減分圖2-2 搶答器的工作流程2.5 搶答器的工作過程1、如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間,按"加一

21、"鍵或"減一"鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時會顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時間或回答時間值,如想加一秒按一下"加1s"鍵,如果想減一秒按一下"減1s"鍵，時間LED上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為099s, 0s時再減1s會跳到99，99s時再加1s會變到0s。2、主持人按"搶答開始"鍵，會有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計時（預(yù)設(shè)15s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計時（預(yù)設(shè)10s搶答時間），不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于5s會每秒響一下提示音。3、如倒計時期

22、間，主持人想停止倒計時可以隨時按"停止"按鍵，系統(tǒng)會自動進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開始"進(jìn)入下次搶答計時。4、如果主持人未按"搶答開始"鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不斷閃爍FF和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下"停止" 鍵為止。總而言之，本課題利用簡單邏輯數(shù)字電路設(shè)計了搶答器，該搶答器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本，是一個實(shí)用的工程設(shè)計。3搶答器的電路設(shè)計3.1搶答器的總體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示為總體方框圖。接通電源后，后臺工作人員將檢測開關(guān)S置“檢測”狀態(tài)，數(shù)碼管在正常清

23、除下，顯示“”；當(dāng)后臺工作人員將檢測開關(guān)S置“搶答”狀態(tài)，主持按系統(tǒng)清除按鍵，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈；主持人松開，宣布“開始”，搶答器工作。選手按動搶答按鍵，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當(dāng)一輪搶答之后，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果再次搶答必須由主持人再次按動系統(tǒng)清除按鍵。圖3-1 總體方框圖3.2優(yōu)先判斷與編號鎖存電路優(yōu)先判斷與編號鎖存電路如圖3-2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS279 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程

24、：系統(tǒng)清除按鍵按動時，74LS279的四個RS觸發(fā)器的置0端均為0，使四個觸發(fā)器均被置0。1Q為0，使74LS148的使能端=0，74LS148處于允許編碼狀態(tài)，同時1Q為0，使74LS48的滅燈輸入端=0，數(shù)碼管無顯示。這時搶答器處于準(zhǔn)備搶答狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)清除按鍵松開時，搶答器處于等待狀態(tài)。當(dāng)有選手將按鍵開關(guān)按下時，搶答器將接受并顯示搶答結(jié)果，假設(shè)按下的是S4，則74LS148的編碼輸出為011，此代碼送入74LS279鎖存后，使4Q3Q2Q=100，亦即74LS148的輸入為0100；又74LS148的優(yōu)先編碼標(biāo)志輸出為0，使1Q=1，即=1，74LS48處于譯碼狀態(tài)，譯碼的結(jié)果顯示為“4”

25、。同時1Q=1，使74LS148的=1，74LS148處于禁止?fàn)顟B(tài)，從而封鎖了其他按鍵的輸入。此外，當(dāng)優(yōu)先搶答者的按鍵松開再按下時，由于仍為1Q=1，使=1，74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會接受二次按鍵時的輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。（74LS148為8線3線優(yōu)先編碼器，表3-1為其真值表，圖3-3為邏輯圖；74LS279為四個/R/S 鎖存器，表3-2為其真值表，圖3-4為邏輯圖。）圖3-2 優(yōu)先判斷與編號鎖存電路InputsOutputsEI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHL

26、LHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHLLH表3-1 74LS148真值表圖3-3 74LS148邏輯圖InputsOutputsHHLNot sure表3-2 74LS279真值表圖3-4 74LS279邏輯圖4搶答器的單元電路設(shè)計簡易邏輯數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計時功能

27、，構(gòu)成擴(kuò)展電路。現(xiàn)簡單介紹搶答器設(shè)計中的優(yōu)先編碼電路、定時電路、報警電路、時序控制電路、七段顯示數(shù)碼器及譯碼管電路。4.1搶答器設(shè)計中的優(yōu)先編碼電路 參考電路如圖4-1所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于“清除”端時，RS觸發(fā)器的端均為，4個觸發(fā)器輸出置，使74LS148的，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q=1，=1，74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，

28、經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，1Q，使74LS148，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，74LS148的此時由于仍為1Q，使，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將開關(guān)重新置于“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。( 74LS148為線線優(yōu)先編碼器。表4-1為74LS148的功能真值表。)圖4-1 優(yōu)先編碼電路表4-174LS148的功能真值表4.2搶答器設(shè)計中的定時電路由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預(yù)置時間的電路選用十進(jìn)

29、制同步加減計數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計，具體電路如圖4-2所示。本設(shè)計是以555構(gòu)成震蕩電路，由74LS192來充當(dāng)計數(shù)器，構(gòu)成搶答器的倒計時電路。該電路簡單，無需用到晶振，芯片都是市場上容易購得的。設(shè)計功能完善，能實(shí)現(xiàn)直接清零、啟動。圖4-2定時電路4.3搶答器設(shè)計中的報警電路由555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖4-3所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（RI2R2）C，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖4-3 報警電路4.4搶答器設(shè)計中的時序控制電路 時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項

30、功能：主持人將控制開關(guān)撥到"開始"位置時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)。 當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。圖 4-4 時序控制電路根據(jù)上面的功能要求，設(shè)計的時序控制電路如圖 4-4所示。圖中，門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端 。圖4-3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，來自于圖4-1中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G

31、3反相， A1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進(jìn)行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則"定時到信號"為1，門G2的輸出=0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1Q1，經(jīng) G3反相， A0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)定時時間到時，則"定時到信號"為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時， 門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從

32、而實(shí)現(xiàn)功能的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。4.5七段顯示譯碼器與數(shù)碼管七段顯示譯碼器與數(shù)碼管如下圖4-5所示。7段顯示譯碼74LS48將鎖存器74LS279的信號譯碼，輸出給數(shù)碼管。當(dāng)后臺工作人員將S置于GND，=0，使燈測試輸入端（圖中3號）=1，這時測試數(shù)碼管工作情況；當(dāng)后臺工作人員將S置于Vcc，=1，使燈測試輸入端（圖中3號）=1，這時正常譯碼。（74LS48為4線七段譯碼器/驅(qū)動器，表4-2為其真值表，圖4-6為邏輯圖）圖4-5 7段顯示譯碼器與數(shù)碼管 InputsOutputsDCBAabcdefg0HHLLLLHHHHHHHL1HXLLLHHLH

33、HLLLL2HXLLHLHHHLHHLH3HXLLHHHHHHHLLH4HXLHLLHLHHLLHH5HXLHLHHHLHHLHH6HXLHHLHLLHHHHH7HXLHHHHHHHLLLL8HXHLLLHHHHHHHH9HXHLLHHHHHLLLL10HXHLHLHLLLHHLH11HXHLHHHLLHHLLH12HXHHLLHLHLLLHH13HXHHLHHHLLHLHH14HXHHHLHLLLHHHH15HXHHHHHLLLLLLLBIXXXXXXLLLLLLLLRBIHLLLLLLLLLLLLLLXXXXXHHHHHHHH表4-2 74LS48真值表 圖4-6 74LS48邏輯圖4.6

34、搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成在知識比賽中，特別是做搶答題目的時候，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了簡單邏輯數(shù)字電路搶答器的設(shè)計及工作原理，以及它的實(shí)際用途。4.7本章小結(jié)本章主要講述了搶答器的工作原理和本設(shè)計系統(tǒng)的工作流程。在說明工作原理的過程中，突出了搶答器設(shè)計中的基本電路的組成單元以及這些單元如何實(shí)現(xiàn)搶答功能；在說明系統(tǒng)的流程時，結(jié)合本設(shè)計的內(nèi)容，指出了各單元電路的設(shè)計方法和意義，以及如何進(jìn)行

35、搶答控制。5總結(jié)與展望本設(shè)計詳細(xì)介紹了搶答器的設(shè)計方案，功能及在設(shè)計過程中所做的改進(jìn)。這種搶答器主要是基于74系列集成芯片，成本較低，且基本能夠使用于學(xué)校的一些活動中。對于設(shè)計中的不足，我的改進(jìn)設(shè)想及建議：（1）我設(shè)計的作品主要是用74系列集成芯片來完成的，在設(shè)計的過程中由于芯片的引腳過多，布線工作不是很方便。有時候會因為某一跟線沒有連接好，造成電路的不穩(wěn)定，這些都是有待改進(jìn)的。我的想法是根據(jù)單片機(jī)原理及相關(guān)知識對我的設(shè)計進(jìn)行一些改進(jìn)。利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計時，同時使數(shù)碼管能

36、夠正確地顯示時間。計分接收的單片機(jī)部分利用匯編語言編寫。由于采用匯編語言設(shè)計電路，所以本設(shè)計在編程成功后，硬件電路基本上不需要調(diào)試就可正常使用。即使在設(shè)計完畢交給用戶使用后，對系統(tǒng)的功能改進(jìn)或升級也只是通過改寫程序來完成，極大地方便了用戶或設(shè)計者對電路更新。（2）選手號碼的顯示問題：在設(shè)計過程中，我發(fā)現(xiàn)按下?lián)尨鸢粹o后，我希望其在七段數(shù)碼顯示管上顯示的選手號碼是1到8，這樣符合我一般的思維，而按照我一開始所做的設(shè)計，數(shù)碼管只能顯示0到7，我在認(rèn)真研究體設(shè)計方案和74LS148譯碼器的功能表（見表4-1）后，發(fā)現(xiàn)解決此問題只須將顯示0改為顯示8，而其他的顯示則不改變。由表4-1可以看出，將74LS

37、148的A3端置1，其他位置0。我通過觀察表4-1看出，只有在字形（見表4-1）為0時，A2、A1、A0=1，其他均為0。于是我就將A2、A1、A0  三端先接入非門7404，然后將他們接入與門7408，7408的輸出接7446的A3端，這樣就實(shí)現(xiàn)了顯示8的功能，其他的數(shù)碼的顯示并無影響。經(jīng)過這半個學(xué)期的努力，在老師和同學(xué)的幫助下終于徹底的做完了畢業(yè)設(shè)計的所有工作。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我能運(yùn)用已學(xué)的知識解決我在設(shè)計中遇到的問題，使自己的動手能力和思考問題的能力得到了很大的提高。在做設(shè)計的過程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我的設(shè)計相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識的

38、儲備量也有所增加。在做設(shè)計時，我復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識，這使得我的專業(yè)知識在離校之前得到了鞏固。在這次設(shè)計中遇到了很多實(shí)際性的問題，在實(shí)際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。電路設(shè)計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力。它才是一個設(shè)計的靈魂所在。因此在整個設(shè)計過程中大部分時間是用在單元電路的理解和設(shè)計上面。很多單元電路是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個單元電路才是關(guān)鍵的問題所在。這次設(shè)計,讓我受益匪淺。我對數(shù)字電路設(shè)計中的邏輯關(guān)系等有了一定的認(rèn)識，對以前學(xué)的數(shù)字電路又有了一定的新認(rèn)識，溫習(xí)了以前學(xué)的知識，就像人們常說的溫故而知新，但在設(shè)計的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識都已經(jīng)不太清楚了，但是通過查找一些資料又重新的溫習(xí)了一下數(shù)字電路部分的內(nèi)容。通過這次設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設(shè)計過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題很不全面，自己的專業(yè)知識掌握的很不牢固，所掌握的電路應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。而且，通過這次設(shè)計，我懂得了學(xué)習(xí)