74LS190+74LS192四路計時計分?jǐn)?shù)字搶答器電路設(shè)計資料

搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。作為一個單位若專購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展。目前多數(shù)搶答器存在3個不足之處：首先，現(xiàn)場線路連接復(fù)雜。因為每個選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個選手與控制臺之間要有長長的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場人員的走動。其次，電路復(fù)雜。因為簡單邏輯電路只完成號碼處理、計時、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手號碼的識別、譯碼、計分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。采用簡單邏輯電路掃描技術(shù)識別選手搶按號碼時，電路的延遲時間較大，最后導(dǎo)致容易出現(xiàn)選手搶按成功現(xiàn)象。

（1）主持人按"搶答開始"鍵，會有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計時，如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計時，不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。

（2）如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按"停止"按鍵，系統(tǒng)會自動進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開始"進(jìn)入下次搶答計時。

（3）搶答開始后 可以實現(xiàn)加減分功能

（4）搶答開始后，計時功能開啟。

二、電路設(shè)計原理

如下圖所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)按下即為“清零”狀態(tài)，清零指示燈滅，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈；主持人將開關(guān)斷開即為“開始”狀態(tài)，宣布“開始”，指示燈亮，搶答器工作，當(dāng)有人搶答時，蜂鳴器發(fā)出聲響并且燈不斷閃爍。選手進(jìn)行搶答時，搶答器將完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、蜂鳴器鳴叫及燈閃爍的提示等操作。當(dāng)一輪搶答之后，禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。

具體的說明如下：

    1、搶答器按鈕就是改變輸入的電平信號，從原理圖可以看出這里設(shè)計的是是低電平有效。

  2、優(yōu)先編碼電路用來把輸入的高低電平信號編碼，74LS148優(yōu)先編碼器及8—3編碼器，輸出3位2進(jìn)制數(shù)，以代表不同的低電平信號。

   3、鎖存器用的是D觸發(fā)器，因為D觸發(fā)器結(jié)構(gòu)和功能都比較簡單，方便使用。D觸發(fā)器使用4個，第四個除用來輸出2進(jìn)制數(shù)的最高位外，還用于控制信號的鎖定，即觸發(fā)或鎖定觸發(fā)器的工作狀態(tài)。

   4、數(shù)碼顯示器用帶譯碼功能的數(shù)碼管。使用簡單、方便 。

    5、主持人控制開關(guān)就是一個開關(guān)，用來清零和開始工作，設(shè)置了一個指示燈，當(dāng)指示燈亮表示開始，滅了表示開關(guān)閉合主持人清零。

    6、控制電路，除了第四個D觸發(fā)器和主持人的開關(guān)外，還需要4個搶答器按鈕組成的4輸入與非門和第四個觸發(fā)器用 一個與門共同組成一個控制電路來控制信號的傳輸和鎖定。

    7、報警顯示電路，用一個蜂鳴器和一個燈作為報警信號，所以選擇一個LED燈來表示信號的鎖定。為了使更明顯一些，給LED燈加了個連續(xù)脈沖信號，以使燈能夠按我們需要的頻率一閃一閃。

    8.計時電路：采用74LS190D減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。完成的功能是當(dāng)主持人按下開始搶答按鈕后，進(jìn)行20s倒計時，到0s時倒計時指示燈亮。當(dāng)有人搶答時，計時停止。兩塊74LS192 實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192的預(yù)置數(shù)控制端實現(xiàn)預(yù)置數(shù)30s，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管上，當(dāng)有人搶答另外，還用到一些其他的與非門和或非門，都是一些實驗室常用的器件。

9.計分電路

計分電路共有四組，結(jié)構(gòu)一致，使用74LS192加減計數(shù)器構(gòu)成記分器。通過兩個開關(guān)J7和J8控制加分或者減分。

三、器件及單元模塊

1.搶答按鈕的設(shè)計

選用4個可彈起按鈕作為搶答按鈕。如下圖所示：

2.優(yōu)先編碼電路設(shè)計

采用74LS148優(yōu)先編碼器作為編碼電路。74LS148編碼器引腳圖及功能表如下：

74LS148功能表

優(yōu)先編碼器是數(shù)字系統(tǒng)中實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)管理的一個重要邏輯部件。一般編碼器的輸入端只能有一個為有效信號，才能進(jìn)行編碼。優(yōu)先編碼器的各個輸入不是互斥的，它允許多個輸入端同時為有效信號。優(yōu)先編碼器的每個輸入具有不同的優(yōu)先級別，當(dāng)多個輸入信號有效時，它能識別輸入信號的優(yōu)先級別，并對其中優(yōu)先級別最高的一個進(jìn)行編碼，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出代碼。

輸入端：~    輸出端： A0~A2（低電平有效）

使能輸入端：低電平有效

EO使能輸出端：當(dāng)=0時，EO=1表示有有效信號輸入

擴(kuò)展輸出端：=0時，表示編碼器工作，=1時表示編碼器不工作

3. 鎖存器

此設(shè)計電路選用D觸發(fā)器作為鎖存器電路。D觸發(fā)器的邏輯功能表如下所示：

D觸發(fā)器的特性表

  D觸發(fā)器具有在時鐘脈沖上升沿或下降沿觸發(fā)的特點，當(dāng)時鐘脈沖上升沿或下降沿時刻，輸入端D的值傳輸?shù)捷敵龆恕?/div>

數(shù)字	4	3	2	1
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