數字搶答器（數字電路）設計報告

ID:437183 · 發表于 2018-12-1 16:16

三、實驗部分
1)、設計任務與要求
1. 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。
2. 設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。
3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數碼管上顯示，同時揚聲器發出報警聲響提示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。
4. 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發出短暫的聲響，聲響持續的時間0.5秒左右。
5. 參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統清除為止。
6. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。
2)、實驗儀器設備:
1. 數字實驗箱。
2. 集成電路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。
3. 電阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只。
4. 電容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

5. 三極管 3DG12 1只。
6. 其它：發光二極管2只，共陰極顯示器3只
三、方案論證與比較：與普通搶答器相比，本作品有以下幾方面優勢：
1、具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說“開始”前提前搶答違反規則。
2、具有定時功能，在30秒內無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊對本題棄權。
3、30秒時仍無人搶答其報警電路工作表示搶答時間耗盡并禁止搶答。

四、總體設計思路：
（一）設計任務與要求：
1.搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。
2.設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。
3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數碼管上顯示，同時揚聲器發出報警聲響提示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。
4.搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發出短暫的聲響，聲響持續的時間0.5秒左右。
5.參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統清除為止。
6.如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。
（二）設計原理與參考電路
1．數字搶答器總體方框圖
如圖11、1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到"清除"狀態，搶答器處于禁止狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置“開始”狀態，宣布"開始"搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開始"狀態開關。
五、多功能硬件與軟件設計及其理論分析與計算：
各單元部分電路設計如下：
(1) 搶答器電路
參考電路如圖２所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關S置于"清除"端時，RS觸發器的端均為０，４個觸發器輸出置０，使74LS148的＝０，使之處于工作狀態。當開關S置于"開始"時，搶答器處于等待工作狀態，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經RS鎖存后，1Q=1, =1,74LS48處于工作狀態，４Q３Q２Q=101,經譯碼顯示為"５"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，處于禁止狀態，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的此時由于仍為１Ｑ＝１，使＝１，所以74LS148仍處于禁止狀態，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優先性。如有再次搶答需由主持人將Ｓ開關重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。74LS148為８線－３線優先編碼器，表1為其功能表。

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