四路抢答器设计课件.ppt

1、四路抢答器设计班级：组员：一.设计目的 二.设计任务 设计任务三.设计要求(1)41)4名选手编号为：名选手编号为：1 1，2 2，3 3，4 4。各有一个抢答按钮，按。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为钮的编号与选手的编号对应，也分别为1 1，2 2，3 3，4 4。(2)(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。答显示数码管灭灯）和抢答的开始。(3)(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若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，该选手编号立即锁存

2、，并在抢答显有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。到主持人将系统清零为止。四人智力竞赛抢答器电路原理及设计 1、设计方案 抢答器具有锁存、译码、显示和报警功能。即当抢答开始抢答器具有锁存、译码、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用时用LEDLED数码管把选手的编码显示

3、出来，直到主持人将系数码管把选手的编码显示出来，直到主持人将系统清零为止。统清零为止。2、系统框图 当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。报警电路给出行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。报警电路给出声音提示。当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存声音提示。当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输

4、出电平变化又反过来将触发电路锁定。然后在译码器中译出电平变化又反过来将触发电路锁定。然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。若有多个开最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。果可能是它们中的任一个产生有效输出。如图：如图：3、单元电路设计及元器件选择（1）抢答电路电路如图电路如图2 2所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按所示。该电

5、路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定键的先后，并锁定74LS17574LS175的功能真值表即优先抢答者的编的功能真值表即优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编号；二是要使其他选手随号，同时译码显示电路显示选手编号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。后的按键操作无效。其工作原理为：其工作原理为：当主持人控制开关处于当主持人控制开关处于“清除清除”时，时，D D触发器的清零端为触发器的清零端为低电平，使低电平，使D D触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到人将开关拨到“开始开始”时，时，D D触发器触发器Q Q非端

6、前一状态为高电平，四非端前一状态为高电平，四个个Q Q非端与在一起为高电平，再和抢答按键信号和借位信号与在非端与在一起为高电平，再和抢答按键信号和借位信号与在一起给一起给D D触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，与门与门U11U11输出端为低电平给输出端为低电平给D D触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，并和答信号为高电平，并和U2U2的输出信号和借位信号与在一起，使得的输出信号和借位信号与在一起，使得U11U11输出端为高电平给输出端为高电平给D D触发器，于是触发器，于是D D触发器就有

7、一个上升沿，触发器就有一个上升沿，使得抢答信号经使得抢答信号经D D触发器触发锁存再经过译码器触发器触发锁存再经过译码器74ls4874ls48译码，把译码，把相应的信号显示在数码管上。另外，当选手松开按键后，相应的信号显示在数码管上。另外，当选手松开按键后，D D触发触发器的器的Q Q非前一状态为低电平，与在一起后给与门非前一状态为低电平，与在一起后给与门U11,U11,使得使得U11U11的输的输出端为低电平给出端为低电平给D D触发器，则触发器，则D D触发器的脉冲输入端恢复原来状态，触发器的脉冲输入端恢复原来状态，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答从而使得其他选手

8、按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。当选手回答完毕，主持人控制者的优先性及抢答电路的准确性。当选手回答完毕，主持人控制开关开关S S是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。（2）报警电路 由由74ls12174ls121和蜂鸣器构成的报警电路，但仿真中没有和蜂鸣器构成的报警电路，但仿真中没有74ls12174ls121，因此用功能相同的因此用功能相同的MONOSTABLE VIRTUALMONOSTABLE VIRTUAL（后文简称（后文简称 A1A1）来代替仿真，如图）来代替仿真，如图4 4所示。其中所示。其中A1A1的脉冲输

9、入端是由复位信的脉冲输入端是由复位信号和号和Q Q非的与信号和借位信号与在一起来提供的。当其中一个信非的与信号和借位信号与在一起来提供的。当其中一个信号为低电平时，使得号为低电平时，使得A1A1得到一个下降沿脉冲，从而使得到一个下降沿脉冲，从而使A1A1的的Q Q端输端输出一个宽度为一秒的高电平，那么蜂鸣器就会响一秒。反之，出一个宽度为一秒的高电平，那么蜂鸣器就会响一秒。反之，电路停振，蜂鸣器不响。电路停振，蜂鸣器不响。（3）时序控制电路 时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：1 1）主持人将控制开关拨到）主持人将控制开关拨

10、到“开始开始”位置时，扬声器发声，抢答位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。电路和定时电路进入正常抢答工作状态。2 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）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。路停止工作。3 3）当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发）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。声，同时抢答电路和定时电路停止工作。根据上面的功能要求，设计的时序控制电路如图5所示。图5中，U2与门74ls21作为抢答的控制信号；U12与门74ls11和U13与门74ls21的作用是控制时钟信号C

11、P的放行与禁止；U11与门74ls11的作用是控制74LS175的输人脉端，U10的作用是控制74ls121的输入脉冲端。工作原理是：主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，74LS175的输出Q！=1，U2输出为1，借位信号为1，则U12输出为1，使U13输出为1，则时钟信号CP能够加到74LS192的时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为1，U11和U13的输出为1，使74LS175和74ls192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，Q！0，U2输出为0，封锁CP信号，则U12输出为0，使U13输出为0，定时器停止倒计时处于保持工作状态；同时,U11的输出为1使D触发器触发而输出信号，也使U10输出为0，给了74ls121一个上升沿，使74LS121处于工作状态给蜂鸣器一个一秒的高电平，从而实现功能（2）的要求。当定时时间到时，则“定时到信号”为0，U10输出为0，有给了74ls121一个下降沿，使74LS121处于工作状态给蜂鸣器一个一秒的高电平，禁止选手进行抢答。同时，U13输出为0，封锁CP信号，使定时电路保持0状态不变，从而实现功能（3）的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。（4）元器件列表 4、四路抢答器总电路图