74ls148做八路搶答器

　　進入21世紀(jì)越來越來多的電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的日常生活中，例如企業(yè)、學(xué)校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽， 搶答記分器是必要設(shè)備。

　　在實際生活中經(jīng)常會遇到同時輸入兩個或兩個以上編碼信號的情況。例如，同時按下計算機鍵盤上的兩個按鍵。如果計算機鍵盤內(nèi)的編碼器是前面所講的普通編碼器，當(dāng)同時按下兩個按鍵時，鍵盤內(nèi)的編碼器將不能對這種輸入狀態(tài)進行編碼，會出現(xiàn)錯誤的信息。這種錯誤信息有時會出現(xiàn)致命的后果。為了使這種輸入狀態(tài)出現(xiàn)時編碼企業(yè)有確定的輸出信號輸出，便出現(xiàn)了優(yōu)先編碼器。

　　優(yōu)先編碼器允許同時輸入兩個以上的編碼信號，編碼器對所有輸入的信號規(guī)定了優(yōu)先順序，當(dāng)多個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先級最高的一個進行編碼。

　　這次主要介紹了數(shù)碼顯示八路搶答器電路的組成、設(shè)計及功能，電路采用74系列常用集成電路進行設(shè)計。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時、計時和報警功能。主持人通過時間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時間，系統(tǒng)將完成自動倒計時。若在規(guī)定的時間內(nèi)有人搶答，則計時將自動停止；若在規(guī)定的時間內(nèi)無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，實現(xiàn)報警功能，若超過搶答時間則搶答無效。

　　該搶答器主要運用到了編碼器，譯碼器和鎖存器：它采用74LS148來實現(xiàn)搶答器的選號，采用74LS279芯片實現(xiàn)對號碼的鎖存，采用74LS192實現(xiàn)十進制的減法計數(shù)，采用555芯片產(chǎn)生秒脈沖信號來共同實現(xiàn)倒計時功能。

　　1、設(shè)計技術(shù)的要求

　　（1） 設(shè)計8路搶答器，編號與參賽選手一一對應(yīng)。

　?。?） 具有優(yōu)先顯示搶答序號及時間的功能并禁止其他選手的搶答。

　?。?） 主持人預(yù)置搶答時間，控制比賽的開始與結(jié)束。

　?。?） 報警電路：主持人按下“開始”鍵時報警并進入搶答狀態(tài)；

　　當(dāng)搶答者發(fā)出搶答信號時報警提示；在規(guī)定搶答終止時間到時報警。

　　2、系統(tǒng)的組成框圖及工作原理

　　搶答器的組成框圖

　　系統(tǒng)的工作原理

　　如圖所示電路包括主體電路和擴展電路兩部分。其中主體電

　　路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開關(guān)后，當(dāng)選手按動搶答鍵時，數(shù)碼管顯示選手編號，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。擴展電路完成定時搶答的功能以及報警功能。

　　電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關(guān)置于“清除”

　　處，此時搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，選手不能進行搶答，定時顯示器顯示設(shè)定的時間（30s），當(dāng)主持人將控制開關(guān)置于 “開始”時，揚聲器發(fā)出聲響，搶答器處于工作狀態(tài)，同時定時器開始倒計時。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，電路要完成以下功能：

　?。?）優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后通過譯碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示搶答者的編號； （2）揚聲器發(fā)出短暫聲響；

　?。?）控制電路對其余輸入編碼進行封鎖，禁止其他選手進行搶答； （4）控制電路要使定時器停止工作，數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時間，當(dāng)選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)進行系統(tǒng)清零，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。當(dāng)定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)將報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。

　　3、電路設(shè)計

　　3.1搶答電路的設(shè)計

　　搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能。其電路組成如圖3-1所示。

　　其工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清零”位置時，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端（4Q～1Q）全部為低電平。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“開始”位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，既搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0

　　經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開后，74LS148的YEX高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號仍不會被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，主持人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進行下一輪搶答。

　　3.2定時電路的設(shè)計

　　74LS48的7，6，2，3引腳接受來自74LS192的輸出信號并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。74LS192的9，10，11，15引腳完成時間設(shè)定功能，本設(shè)計要求定時30秒，所以把左邊的芯片的1，15引腳接高電位，期于的全接低位，使的初始時間設(shè)定為30秒。555芯片完成產(chǎn)生秒脈沖的功能。工作過程為：搶答開始前，74LS192的置數(shù)端為低電位，處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管顯示為30，5引腳接高電位。搶答開始后，秒脈沖沖推動右邊的芯片開始倒記時，同時右邊芯片產(chǎn)生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊的芯片倒記時，完成十進制的倒記時功能。當(dāng)有人搶答后1Q的輸出為1，經(jīng)過非門后變?yōu)?，通過與門屏蔽了秒信號，停止記時，完成顯示搶答時間的功能。當(dāng)記到了30秒時，左邊的芯片產(chǎn)生的定時到信號輸出為低電位，也屏蔽了秒信號，使得數(shù)碼管顯示為00。如圖3-2

　　3.3報警電路的設(shè)計

　　其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率為： f0=1/（R1+2R2）*C*ln2=1.43/（R1+2R2）*C

　　其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振不再工作。 3.4時序電路的設(shè)計時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能： ① 主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)，

　?、诋?dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。

　?、郛?dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。

　　根據(jù)上面的功能要求以及圖3.1和圖3.2，設(shè)計的時序控制電路如圖3.4所示：

　　圖中，門G1的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端ST。圖3-4（a）的工作原理是：主持人控制開關(guān)從“清零”位置撥到“開始”位置時，來自于圖3-1中的74LS279的輸出CTR=0，經(jīng)G3反相，A=1，則從555輸出端來的時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時，在定時時間未到時，來自于圖3-2的74LS192的借位輸出端BO2=1，門G2的輸出ST=0，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能①的要求；當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，CTR=1，經(jīng)G3反相，A=0，封鎖CP信號，定時器處于保持狀態(tài)，門G2的輸出ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能②的要求；當(dāng)定時時間到時，來自于圖3-2的74LS192的借位輸出端BO2=0，門G2的輸出ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答，門G1同時處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號，使定時電路為00狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能③的要求，74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。

　　4、整體電路的設(shè)計

　　4.1 總體電路原理相關(guān)說明

　　經(jīng)以上單元電路的設(shè)計，可以得到定時搶答電路的整機電路。 嚴(yán)格根據(jù)八路智力競賽搶答器的總體方框圖的指引再結(jié)合競賽搶答器的搶答電路，定時電路，報警電路 ，控制電路繪制出總體電路！

　　接通電源后， 主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。

　　當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，選擇器分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示譯碼電路用并且使其它選手按鍵操作無效。之后揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。

　　當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。

　　總體電路原理圖如下：

　　5、元件清單