数字抢答器.doc

毕业设计之数字抢答器
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摘要
数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将电路的输入信号在显示器上输出，用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路；通过定时电路和译码电路将秒脉抢答，时间显示器上显示00.
设计方案论证
制作抢答器可以采用多种设计方案，可以用单片机来完成，它的功能抢答制作简单，并且外围的元件也很少；也可以用PLC来实现，它的制作也是比较简单的；还可以用我们学过的EDA技术来制作；当然，最后也可以用数字电路来实现。它的原理比较简单，集成块的价格也比较便宜且很容易购买，与我们学完的《数字电路》联系紧密，如NE555标准秒脉冲电路等，使总体方案易于实现，本设计采用的是数字电路，即纯电子电路。
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抢答器的工作原理
，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。扩展电路完成检测数码管的工作情况。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；主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、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。
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优先判断与编号锁存电路
。电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。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。工作过程：系统清除按键按动时，74LS279的四个RS触发器的置0端均为0，使四个触发器均被置0。1Q为0，使74LS148的使能端=0，74LS148处于允许编码状态，同时1Q为0，使74LS148的灭灯输入端=0数码管无显示，这时抢答器处于准备抢答状态。
当系统清除按键松开时，抢答器处于等待状态。当有选手将按键开关按下时，抢答器将接受并显示抢答结果，假设按下的是S4，则74LS148的编码输入为011，此代码送入74LS279锁存后，使4Q3Q2Q=100，亦即74LS148的输入为0100；又74LS148的优先编码标志输出为0，使1Q=1，即=1,74LS148处于译码状态，译码的结果显示为“4”。同时1Q=1，使74LS148的=1,74LS148处于禁止状态，从而封锁了其他按键的输入。此外，当优先抢答者的按键松开再按下使，由于仍为1Q=1，使=1,74LS148仍处于禁止状态，确保不会接受二次按键时的输入信号，保证了抢答者的优先性。
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（74 LS148为8线—3线优先编码器，表3-1为其真值表，图3-3为逻辑图；74LS279为四个/R—/S锁存器，表3-2为其真值表，图3-4为逻辑图。）
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抢答器的单元电路设计
简易逻辑数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。现简单介绍抢答器设计中的优先编码电路、定时电路、报警电路、时序控制电路、七段显示数码器及译码管电路。
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。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。
工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的=0，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下是（如按下S5），74LS148的输出=010，=0，经RS锁存后，1Q=1，=1，74LS148处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。此外，1Q=1，使用权74LS148=1处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键开始按下时，74LS148的=1，此时由于仍为1Q=1，使=1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出现二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性