智力竞赛抢答器指导书.docVIP

3智力竞赛抢答器 设计目的 1. 掌握智力竞赛抢答器电路的设计、组装和调试方法； 2. 进一步熟悉中小规模集成电路的综合应用； 3. 通过对抢答器电路调试，完善设计，提高学生的动手能力和综合应用能力。 设计任务与要求 1. 设计一个智力竞赛抢答器，可同时供4名选手或4个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。 2. 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制抢答的开始和系统的清零。 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，数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。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。 4. 抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器进行显示。 在主持人启动“开始”键前，选手提前抢答，抢答无效，系统报警提示。 6. 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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 7. 如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统报警提示，封锁输入电路，禁止选手超时抢答，定时显示器上显示00。 8. 选手抢答回答的问题后，主持人根据回答问题的正确与否，对其加分或减分，成绩评定结果用数码管显示。 设计原理 1. 分析要求，画出原理框图 抢答器的工作过程： 接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灯灭，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，定时器进行倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；②扬声器发出声响，提醒节目主持人注意；③控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；④控制电路要使定时器停止工作，定时显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关：①根据回答问题的正确与否，对选手进行成绩评定；②使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。 定时抢答器的总体框图如下所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。 图1 智力抢答器总体框图 2. 单元电路的设计 1) 抢答电路： 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；二是要是使其他选手的按键无效。选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279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触发器的端为低电平，输出端（4Q-1Q）全部为低电平。将74LS48的＝0，显示器灯灭；同时74LS148的选通输入端＝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，输入端（7－0）等待输入信号，当有选手按下时（如按下按钮3），74LS148的输出2·1·0＝100，=0,经RS锁存器后，1Q＝1，＝1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q＝011，经74LS48译码后，显示器显示出“3”。此外，1Q＝1，使74LS148的端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其他按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的为高电平，但由于1Q的输出仍维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其他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。 图2 抢答电路 定时电路 节目主持人根据抢答题目的难易程度，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（图中初值为30s），计数器的时钟脉冲可由时基电路555定时器来产生。555构成多谐振荡器，振荡频率f0=1.43/[(R1+2R2) ·C1]，要产生一个秒脉冲，可选择电阻R1＝10K, R2＝68K, C1=10μF。可预置时间电路选用十进制同步加、减计数器74LS192进行设计。具体电路如图3所示。 图3 可预置时间的定