八位智能抢答器

武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书00目录摘要................................................................1绪论................................................................21八路定时器的设计方案..............................................31.1八位定时器的设计要求.........................................31.2方案比较及其论证.............................................31.3原理框图.....................................................42单元电路设计方案和原理说明........................................52.1八位抢答电路（优先编码电路）.................................52.1.1抢答器设计中的定时电路.....................................52.1.2八位抢答器的电路设计.......................................52.2定是电路.....................................................92.2.1元器件的功能和介绍.........................................92.2.2定是电路的设计............................................112.3报警电路....................................................133电路仿真调试及组装电路...........................................143.1用Multism对电路进行仿真....................................143.2电路的组装..................................................143.3调试电路....................................................154元器件清单.......................................................16结束语.............................................................17参考文献...........................................................18武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书11摘要数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将电路的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。更具实用性。关键字：抢答电路定时电路报警电路时序控制电路武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书22八位抢答器的设计与制作绪论当今社会竞争日渐剧烈，科技发展也日新月异，智能化和自动化在推动社会进步过程中发挥着不可替代的作用。抢答器作为这一时代的劳动产品，在当今社会中也被广泛用于各种竞赛活动中，如一些电视台的比赛节目的抢答环节中，如果运用传统的举手方式，则在一定程度上会产生较大的误差，况且如果参赛选手众多，主持人也无暇兼顾，因此如何在比赛中如何做到公平，保证游戏的顺畅进行也是人们迫切关心的一个问题。比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，这就要有一种抢答设备作为裁判员，这就必然离不开抢答器。抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。因此抢答器是机关学校、电视台等单位开展智力竞赛活动必不可少的设备，通过抢答者的按键、数码显示等能准确、公正、直观地断出优先抢答者。武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书331八路定时抢答器的设计方案1.1八位抢答器的设计要求(1)抢答器能够同时供八名选手或八个代表队参加比赛，分别用八个按钮S0~S7表示。（2）该电路中需设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。当主持人宣布比赛开始时，按下按钮，同时系统做出相应的反应，提示选手计时开始，开始抢答。（3）抢答器具有锁存于显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并且优先抢答选手的编号一直保持到系统清零为止。（4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间设定为30秒（定时电路能够预置相应的抢答时间）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。（5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清零为止。如果定时时间已到，在此过程中尚无人抢答，则表示该次抢答无效，系统清0并禁止抢答，最后定时显示器上显示00，并保持不变。1.2方案比较及其论证制作抢答器可以采用多种设计方案，可以用单片机来完成，它的功能强大制作简单，并且外围的元件也很少；也可以用PLC来实现，它的制作也是比较简单；还可以用我们学过的EDA技术来制作；当然也可以采用数字电路来实现，与我们刚学习的《电子技术基础》紧密联系在一起，且电路简单，实现起来容易，元器件在市场上很容易买到，价格合理，因此作为首选。对于八进制抢答电路，有很多种设计方法，比如在实现定时电路时，可采用72LS192芯片与译码电路74LS48相连，译码电路再接到七段共阴数码管上，即能实现定时显示功能。通过比较我们不难发现，两种方案在功能上都很容易实现。不过，对于第一种方案，其逻辑电路更简单，所用芯片也更少，在电路板上也更合理，因此我们主要采用了第一种方案来实现八进制计数器的逻辑功能。武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书441.3原理框图该电路主要分为三个部分：抢答电路、定是电路以及报警电路，抢答电路供参赛选手参与者或参赛队参与抢答，并在显示电路上显示优先抢答选手的编号；定是电路是用于主此人控制抢答规定的时间，该电路主要完成预置时间，递减计时和显示剩余时间的功能；报警电路主要是用于提醒参赛选后或者参赛团队开始抢答和结束抢答。抢答按钮优先编码电路锁存器译码电路译码显示主持人控制开关控制电路报警电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路图1.1抢答器结构框图构框图主体电路扩展电路武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书552单元电路的设计方案和原理说明2.1八位抢答电路（优先编码电路）2.1.1元器件的功能介绍1）优先编码74LS148芯片图2.174LS148芯片管脚图其中，74ls148优先编码器为16脚的集成芯片，电源是VCC(16)GND(8),I0—I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。表2.174LS148真值表输入输出EI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHLLH从以上的的功能表中可以得出，74ls148输入端优先级别的次序依次为I7，I6，…，I0。当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书66平输入时，输出端才输出相应该输入端的代码。例如：I5=0且I6=I7=1(I6、I7优先级别高于I5)则此时输出代码010(为(5)10=(101)2的反码)这就是优先编码器的工作原理。2）四RS锁存器74LS279图2.274LS279逻辑图表2.274LS279真值表InputsOutputsSRQHＨ锁存ＬＨHＨＬLＬＬ不确定由功能表可知，当R=0，S=1，锁存器输出为高电平；当R=1，S=0时，其输出为低电平；若R=0，S=0，则RS锁存器输出不变，其约束条件为SR=0。3)七段译码芯片74LS48武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书77图2.374LS48引脚图表2.374LS48真值表74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO输出备注LTRBIDCBAabcdefg1Hx0001H01100002Hx0010H11011013Hx0011H11110014Hx0100H01100115Hx0101H10110116Hx0110H00111117Hx0111H11100008Hx1000H11111119Hx1001H111001110Hx1010H000110111Hx1011H001100112Hx1100H010001113Hx1101H100101114Hx1110H0001111武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书88译码器74LS48是主要用于驱动七段显示器，其中，七段发光二极管显示器有共阳和共阴接法两种。共阳接法就是把发光二级管的阳极都连在一起接到高电平上，输入低电平有效。与其配套的译码器有74LS46、74LS47；共阴接法则相反，它是把发光二极管的阴极都连在一起接地，输入高电平有效。与其配套的译码器有74LS458、74LS49。其中，灯测试输入低电平有效。当=0时，无论其他输入端是什么状态，所有输出a～g均为1，显示字形8。该输入端常用于检查7448本身及显示器的好坏。动态灭零输入低电平有效。当=1，，且输入代码时，输出a～g均为低电平，即与0000码相应的字形0不显示，故称“灭零”。利用等于1与=等于0，可以实现某一位数码的“消隐”。灭灯输入／动态灭零输出是特殊控制端，既可作输入，又可作输出。当作输入使用，且等于0时，无论其他输入端是什么电平，所有输出a～g均为0，字形熄灭。作为输出使用时，受和控制，只有当，，且输入代码时，，其他情况下。该端主要用于显示多位数字时多个译码器之间的连接。2.1.2八位抢答器抢答电路设计优先判断与编号锁存电路如图2.2所示。电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：系统清除按键按动时，74LS279的四个RS触发器的置0端均为0，使四个触发器均被置0。1Q为0，使74LS148的使能端EN=0，74LS148处于允许编码状态，同时1Q为0，使74LS48的灭灯输入端BI=0，数码管无显示。这时抢答器处于准备抢答状态。当系统清除按键松开时，抢答器处于等待状态。当有选手将按键开关按下时，抢答器将接受并显示抢答结果，假设按下的是S4，则74LS148的编码输出为011，此代码送入74LS279锁存后，使4Q3Q2Q=100，亦即74LS148的输入为0100；又74LS148的优先编码标志输出GS为0，使1Q=1，即BI=1，74LS48处于译码状态，译码的结果显示为“4”。同时1Q=1，使74LS148的EN=1，74LS148处于禁止状态，从而封锁了其他按键的输入。此外，当优先抢答者的按键松开再按武汉理工大学《电工电子技术》课程说明书99下时，由于仍为1Q=1，使EN=1，74LS148仍处于禁止状态，确保不会接受二次按键时的输入信号，保证了抢答者的优先性。图2.4八位抢答器单元电路八位抢答器的原理说明：（1）抢答电路的功能有两个：一是能