8路抢答器论文.docVIP

8路抢答器论文简易抢答器 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。 而有些实际竞赛的场合，只要满足显示抢答有效和有效组别即可，故我打算不用所给的参考电路，而用一片74LS373（8位的数据锁存器）来实现此简易抢答器的功能。这是一个显示方式简单、价格低廉、经济实用的抢答器。在要求不高的场合，能完全符合需要。 2、设计要求 （1）、抢答器分为8组，每组序号分别为1、2、3、4、5、6、7、8，按键SB0-SB7分别对应8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30s，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30s内进行抢答，则抢答有效，如果30s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 3.1 抢答器总体原理框图 如图1所示为总体框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，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。定时器倒计时。选手在时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号显示、扬声器提示。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。 设计电路如图2所示。电路选用—KEY_8，8组别抢答有效的状态显示发光二极管LED_1—LED8,一个复位按键FW等组成。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。 图2 抢答器电路图 表1为74LS373的逻辑状态表。 图3为MOTOROLA公司的74LS373的封装形式。 表1 74LS373逻辑状态表 图3 74LS373的封装形式 工作过程：—KEY_8中任何一个都没按下，即对应8D锁存器的输入端D均为低电平，则此时8个输出端均为低电平，对应的发光二极管均不点亮，表示抢答者正在准备状态； 按下复位键FW时，8D锁存器的控制端G为高电平，若组别按键开关KEY_1—KEY_8中存在一个或几个处于按下状态，即与之对应的8D锁存器的输入端D为高电平，此时与之对应的8D锁存器的输出端立即为高电平，对应的发光二极管被点亮，表示抢答者违规了； 只有每按下一次复位键FW，并在复位键FW抬起后，抢答才是有效的。 系统具有第一抢答信号鉴别何锁存的功能。在主持人将系统复位并使抢答有效开始后，第一抢答者按下抢答按钮，对应的输入引脚接高电平1。或门电路使三极管VT1基极得到高电位，将8D锁存器的输入信号锁存在了输入端，输入端的信号变化将不再影响输出端。对应点亮的发光二极管指示出第一抢答者的组别。 在显示有效的组别的同时，也可同时采用蜂鸣器警示。 3.2.2 30s定时电路 在30秒内，首先按动序号开关的组号立即被锁存到LED显示器上，与此同时，8D锁存器禁止工作，封锁其他组的按键信号。若定时时间30秒已到而无抢答者，锁定编码器，抢答按键信号无效，同时定时器输出信号，是报警电路发出短暂报警信号，说明本次抢答无效，发光二极管熄灭。 30秒定时电路采用图4所示电路，图中当主持人按下开关时，为30秒计数器送入置数信号，计数器完成置数。当释放开关后，计数器进行递减计数，当计数器为零时，封锁秒脉冲，计数器停止计数，并且封锁74LS373 是按键信号不能再进入，使抢答无效。 图4 定时电路 我又输出了两路BO信号，分别为两个74LS192的借位脉冲信号。通过仿真来观察进位脉冲，以便于外围电路的扩展。 30秒定时电路使用的元件：74LS192、与非门74LS00、开关。如下所示：表2为74LS192逻辑状态表（功能表）。74LS192是十进制同步加法/减法计数器。 表2 74LS192逻辑状态表 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