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多路智力竞赛抢答器的设计

① 设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应,分别是So、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 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数码管上显示出选手的编号,同时蜂鸣器给出音响提示。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。
工具/原料

74LS148

步骤/方法
1

抢答电路的功能有两个:一是能分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码器74148和DFF锁存器可以完成上述功能,其电路组成如图2所示。其工作原理是:当主持人控制开关处于“清除”位置时,RS触发器的R端为低电平,输出端(4Q~1Q)全部为低电平。于是74LS48的BI=0,显示器灭灯;74148的选通输入端ST=0,74LS148处于工作状态,此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到“开始”位置时,优先编码电路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I7... I0输入信号,当有选手将键按下时(如按下S5),74LSl48的输出012YYY=010,EXY=0,经RS锁存器后,CTR=l,BI=1,74LS279处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经74LS48译码后,显示器显示出“5”。此外,CTR=1,使74l48的ST端为高电平,74LSl48处于禁止工作状态,封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后,74l48的为EXY高电平,但由于CTR维持高电平不变,所以74LSl48仍处于禁止工作状态,其它按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后,由主持人操作控制开关S,使抢答电路复位,以便进行下一轮抢答。

2

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,选用十进制同步加/减计数器74LSl92进行设计,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路

3

由555定时器和三极管构成的报警电路如图

4

抢答器控制电路是抢答器设计的关键,它要完成以下三项功能: ①主持人将控制开关拨到“开始”位置时,扬声器发声,抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。 ②当参赛选手按动抢答键时,扬声器发声,抢答电路和定时电路停止工作。 ③当设定的抢答时间到,无人抢答时,扬声器发声,同时抢答电路和定时电路停止工作。

5

主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置,来自于图2中的74LS279的输出CTR=0,经G3反相,A=1,则从555输出端来的时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端, 定时电路进行递减计时。同时,在定时时间未到时,来自于图3中74LS192的借位输出端1BO2=,门G2的输出ST=0,使74LS148处于正常工作状态,从而实现功能(1)的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时,CTR=1,经G3反相,A=0,封锁CP信号,定时器处于保持工作状态;同时,门G2的输出ST=1,74LS148处于禁止工作状态,从而实现功能(2)的要求。当定时时间到时,来自74LS192的0BO2=,ST=1,74LS148处于禁止工作状态,禁止选手进行抢答。同时门G1处于关门状态,封锁CP信号,使定时电路保持00状态不变,从而实现功能(3)的要求。74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

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