畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-聲光顯示智力競(jìng)賽搶答器

1、<p>　　聲光顯示智力競(jìng)賽搶答器</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　智力競(jìng)賽搶答器是一個(gè)供參賽組進(jìn)行智力競(jìng)賽的裝置，該裝置由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存電路、譯碼電路將參賽組的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)音響電路，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)

2、現(xiàn)記時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。本文詳細(xì)介紹了搶答器的設(shè)計(jì)方案、功能及在設(shè)計(jì)過(guò)程中所做的改進(jìn)。他要實(shí)現(xiàn)以下主要功能：（1）主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開(kāi)始；（2）搶答器要有數(shù)據(jù)鎖存與顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有任何一名選手按動(dòng)搶答按鈕，則要顯示其編號(hào)至系統(tǒng)被主持人清零，并且揚(yáng)聲器發(fā)聲提示，同時(shí)其他人再按對(duì)應(yīng)按鈕無(wú)效；（3）搶答器要有自動(dòng)定時(shí)功能，并且一次搶答時(shí)間由主持人任意設(shè)定。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，定時(shí)器自動(dòng)減計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示。

3、同時(shí)揚(yáng)聲器上發(fā)出短暫聲響；（4）參賽選手只有在設(shè)定時(shí)間內(nèi)搶答方為有效搶答。若搶答有效，則定時(shí)器停止工作，并且顯示搶答開(kāi)始時(shí)間直到系統(tǒng)被清零；（5）若設(shè)定時(shí)間內(nèi)無(wú)選手進(jìn)行搶答（按對(duì)應(yīng)按鈕），則系統(tǒng)短暫報(bào)警，并且禁止選手超時(shí)搶答，定時(shí)器上顯示。</p><p>　　關(guān)鍵詞:　搶答電路；計(jì)數(shù)電路；音響電路；譯碼顯示電路；</p><p><b>　　Abstract</b>

4、</p><p>　　Quizzes responder is a group of entries for the device, the quiz and expanding the main circuit device consists of a circuit. Priority coding circuit, latch circuit, decoding circuit will set in th

5、e input signal display output, using the control circuit and the host switches on audio circuits, the above two parts subject circuit. Through the regular circuit and decoder circuit will be second pulse signal output to

6、 achieve timing on screen, expansion circuit function， this paper introduces the de</p><p>　　Keywords： Vies to Answer First Circuit； Timing Circuit； Audio Circuits； Decode Display Circuit</p><p>

7、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1　緒　論1</b></p><p>　　1.1　設(shè)計(jì)任務(wù)1</p><p>　　1.2　課題目的與意義1</p><p>　　1.3　搶答器的組成框圖2</p><p>　　2．　基本知識(shí)介紹3</p

8、><p>　　2.1　74LS148優(yōu)先編碼器3</p><p>　　2.2　74LS279鎖存器4</p><p>　　2.3　555定時(shí)器5</p><p>　　2.3.1　555定時(shí)器的基本功能5</p><p>　　2.3.2　555組成的基本電路及應(yīng)用7</p><p>　　2.

9、4　顯示譯碼器74LS489</p><p>　　2.4.1　發(fā)光二極管顯示器9</p><p>　　2.4.2　譯碼驅(qū)動(dòng)器10</p><p>　　2.5　芯片74LS19211</p><p>　　3．　電路設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1　搶答電路設(shè)計(jì)13</p><p>

10、　　3.2　定時(shí)電路設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3　聲音電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.4　時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)15</p><p><b>　　4整機(jī)電路圖17</b></p><p>　　5．在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和所做的改進(jìn)18</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)

11、19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　1　緒　論</b></p><p>　　智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育方式，而搶答就是智力競(jìng)賽中非常常見(jiàn)的一種答題方式。搶答能引起參賽者觀眾的極大興趣，并且能在極短的時(shí)間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)知識(shí)和生活常識(shí)。但是，

12、在這類比賽中于誰(shuí)先誰(shuí)后搶答，在何時(shí)搶答，如何計(jì)算答題時(shí)間等等問(wèn)題，若是僅憑主持人的主觀判斷，就很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤所以我們就需要一種具備自動(dòng)鎖存，置位，清零等功能智能搶答器來(lái)解決這些問(wèn)題。在本次設(shè)計(jì)中，將主要設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)搶答器。在這次畢業(yè)論文中主要是實(shí)現(xiàn)搶答功能，因?yàn)樯鐣?huì)的發(fā)展越來(lái)越快，不論在各行各業(yè)都是競(jìng)爭(zhēng)壓力比較大，因此為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，做每件事都要快速，所以搶答電路是非常重要的，它也對(duì)社會(huì)的進(jìn)步起很大作用。</p>&l

13、t;p><b>　　1.1　設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?。?）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕表示。</p><p>　　(2)設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。</p><p>　　(3)搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)

14、警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　(4)搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。</p><p>　　(5)參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的

15、時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　(6)如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。</p><p>　　1.2　課題目的與意義</p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的追求越來(lái)越高。所開(kāi)設(shè)的娛樂(lè)活動(dòng)也是越來(lái)越多了，例如智力競(jìng)賽搶答，但是往往由于主持人和搶答者本人所造成的誤差而導(dǎo)致活動(dòng)的

16、不公平性。作為一個(gè)當(dāng)代大學(xué)生設(shè)計(jì)一款智力競(jìng)賽搶答器解決了在活動(dòng)中的這一弊端。</p><p>　　因此在這畢業(yè)之際設(shè)計(jì)搶答器，不僅讓我鞏固了所學(xué)知識(shí)并應(yīng)用于實(shí)踐，同時(shí)也讓我覺(jué)得所學(xué)知識(shí)能貢獻(xiàn)于社會(huì)，所讀的這幾年書(shū)是沒(méi)有白念的。讓我有了一個(gè)質(zhì)地的飛躍。</p><p>　　1.3　搶答器的組成框圖</p><p>　　定時(shí)搶答器的總體框圖如圖1-1所示，它由主體電路和

17、擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答功能。</p><p>　　圖1-1　搶答器的組成框圖</p><p>　　圖1-1所示定時(shí)搶答器的工作過(guò)程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開(kāi)關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)節(jié)目

18、主持人宣布搶答題目后，說(shuō)一聲“搶答開(kāi)始”，同時(shí)將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置，揚(yáng)聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：（1）優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；（2）揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；（3）控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖

19、，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；（4）控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問(wèn)題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)恢復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。</p><p><b>　　2．　基本知識(shí)介紹</b></p><p>　　2.1　74LS148優(yōu)先編碼器</p><p>　　

20、表2-1是74LS148電路的功能表，圖2-1是8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148的邏輯符號(hào)。</p><p>　　表2-1　74LS148電路的功能表</p><p>　　圖2-1　74LS148的邏輯符號(hào)</p><p>　　在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上的編碼信號(hào)。不過(guò)在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)，當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，

21、只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。</p><p><b>　?。?）編碼輸入</b></p><p>　　從8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148的功能表可以看出，輸入信號(hào)在時(shí)表示發(fā)出編碼信號(hào)，故邏輯符號(hào)輸入端上面均有“-”號(hào)，這表示編碼輸入低電平有效。從功能表中看出，的優(yōu)先權(quán)最高，而的優(yōu)先權(quán)最低。只要，就對(duì)進(jìn)行編碼，而不管其它輸入信號(hào)為何種狀態(tài)。</p>

22、<p>　?。?）編碼輸出端、、</p><p>　　從功能表可以看出，74LS148編碼器的編碼輸出是反碼。比如，對(duì)編碼，應(yīng)當(dāng)輸出000，而電路輸出的是111；對(duì)編碼，應(yīng)當(dāng)是101，而電路輸出為010，這點(diǎn)請(qǐng)讀者注意。為此，、、上面都有“-”號(hào)，這表示輸出為反碼。</p><p><b>　　(3)選通輸入端</b></p><p&g

23、t;　　只有在時(shí)，編碼器才處于工作狀態(tài)；而在時(shí)，編碼器處于靜止?fàn)顟B(tài)，所有輸出端均被封鎖為高電平。</p><p>　　(4)選通輸出端和擴(kuò)展輸出端</p><p>　　和是為擴(kuò)展編碼器功能而設(shè)置的。</p><p>　　從功能表可以看出，只有當(dāng)所有編碼輸入端都是1（即沒(méi)有編碼輸入），并且時(shí)，才為0?？梢?jiàn)，表示“電路工作，但無(wú)編碼輸入”。</p><

24、;p>　　從功能表還可以看出，只要任何一個(gè)編碼輸入端有0，且，則為0。因此，表示“電路工作，且有編碼輸入”。</p><p>　　2.2　74LS279鎖存器</p><p><b>　　圖2-2　管腳圖</b></p><p>　　其管腳圖2-2如下圖所示：74LS279內(nèi)部是由4個(gè)基本RS觸發(fā)器組成的。當(dāng)有一個(gè)人優(yōu)先搶答后其它的就不能

25、搶答了。其它的雖然有電平輸入，但是輸入的電平保持原態(tài)不變。74LS279內(nèi)部的4個(gè)基本RS觸發(fā)器的R輸入端為高電平有效。四個(gè)鎖存器中有 2個(gè)具有2個(gè) 置位端（/SA/SB）。當(dāng)/S 為低電平，/R 為高電平時(shí)，輸出端Q 為高電平。當(dāng)/S 為高電平，/R為低電平時(shí)，Q 為低電平。當(dāng)/S 和/R 均為高電平時(shí)，Q 被鎖存在已建立的電平。</p><p>　　當(dāng)/S 和/R 均為低電平時(shí)，Q 為不穩(wěn)定的高電平狀態(tài)。&l

26、t;/p><p>　　對(duì)/SA和/SB，/S的低電平表示/SA和/SB只要有一個(gè)為低電平，/S的高電平表</p><p>　　示/SA和/SB均為高電平。</p><p>　　引出端符號(hào)：1Q~4Q 輸出端</p><p>　　/1S~/4S 置位端（低電平有效）</p><p>　　/1R~/4R 復(fù)位端（低電平有效）&

27、lt;/p><p>　　鎖存器參考電路如圖2-3所示。圖中端接主持人控制開(kāi)關(guān)，搶答前，控制開(kāi)關(guān)使鎖存器輸出為零。、、、分別與編碼器的輸出端、、和工作狀態(tài)標(biāo)志GS聯(lián)接，當(dāng)有搶答開(kāi)關(guān)按下，編碼器輸出相應(yīng)的二進(jìn)制代碼，經(jīng)鎖存器保持搶答信息。編碼器工作狀態(tài)標(biāo)志GS使鎖存器輸出為“1”，聯(lián)接到編碼器74LS148的輸入使能端，封鎖其它路輸入，同時(shí)接譯碼電路74LS48的控制端，當(dāng)其為高電平時(shí)，譯碼器工作，當(dāng)其為低電平時(shí)，字型全

28、“滅”。、、與譯碼顯示電路的輸入端相連，控制開(kāi)關(guān)為主持人所設(shè)，S打向RESET端復(fù)位后才可以搶答。</p><p>　　圖2-3　74LS279鎖存器參考電路</p><p>　　2.3　555定時(shí)器</p><p>　　2.3.1　555定時(shí)器的基本功能</p><p>　　555定時(shí)器是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用廣泛。外加

29、電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。</p><p>　　555定時(shí)器原理圖及引線排列分別如圖2-4和2-5所示。其功能見(jiàn)表2-2。定時(shí)器內(nèi)部由比較器、分壓電路、RS觸發(fā)器及放電三極管等組成。分壓電路由三個(gè)5K的電阻構(gòu)成，分別給和提供參考電平2/3和1/3。和的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)自6腳輸入大于2/3時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，3腳輸出為低電平，放電管T導(dǎo)通；當(dāng)輸入信

30、號(hào)自2腳輸入并低于1/3時(shí)，觸發(fā)器置位，3腳輸出高電平，放電管截止。</p><p>　　4腳是復(fù)位端，當(dāng)4腳接入低電平時(shí)，則；正常工作時(shí)4接為高電平。</p><p>　　5腳為控制端，平時(shí)輸入2/3作為比較器的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制。如果不在5腳外加電壓通常接0.01μF電容到地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，確保參考電平

31、的穩(wěn)定。</p><p>　　圖2-4　555定時(shí)器內(nèi)部框圖</p><p>　　圖2-5　555定時(shí)器引腳排列</p><p>　　表2-2　555定時(shí)器的功能表</p><p>　　2.3.2　555組成的基本電路及應(yīng)用</p><p>　?。?）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　電路如

32、圖2-6所示，接通電源→電容C充電（至2/3Vcc）→RS觸發(fā)器置0→，T導(dǎo)通，C放電，此時(shí)電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)2加入<1/3Vcc時(shí)，RS觸發(fā)器置1，輸出=1，使T截止。電容C開(kāi)始充電，按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電容C充電到2/3Vcc時(shí)，翻轉(zhuǎn)，使輸出。此時(shí)T又重新導(dǎo)通，C很快放電，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下一個(gè)觸發(fā)脈沖的到來(lái)作好準(zhǔn)備。其中輸出脈沖的持續(xù)時(shí)間=1.1RC，一般取R=1kΩ~10MΩ，C>1000PF，只要滿足的重復(fù)

33、周期大于，電路即可工作，實(shí)現(xiàn)較精確的定時(shí)。</p><p>　　圖2-6單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p><b>　?。?）多諧振蕩器</b></p><p>　　電路如圖2-7所示，電路無(wú)穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，亦不需外加觸發(fā)信號(hào)，即可產(chǎn)生振蕩（振蕩過(guò)程自行分析）。電容C在1/3Vcc--2/3Vcc之間充電和放電。</p><

34、;p>　　555電路要求R1與R2均應(yīng)大于或等于1kΩ，使R1+R2應(yīng)小于或等于3.3MΩ。</p><p>　　圖2-7　多諧振蕩器</p><p>　　2.4 74LS121芯片介紹</p><p>　　74LS121芯片是一種常用的非重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，他采用了施密特觸發(fā)輸入結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖2-8 74LS121管

35、腳圖和邏輯符號(hào) </p><p>　　2.4　顯示譯碼器74LS48</p><p>　　2.4.1　發(fā)光二極管顯示器</p><p>　　8段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器BS201/202（共陰極）和BS211/212（共陽(yáng)極）的等效電路如圖2-9所示。其中，BS201和BS211每段的最大驅(qū)動(dòng)電流約10mA，BS202和BS212每段的最大驅(qū)動(dòng)電流約15mA。</

36、p><p>　　驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器的譯碼器輸出為高電平有效，如74LS48、CC4511；而驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極顯示器的譯碼器輸出為低電平有效，如74LS46、74LS47等。</p><p>　　a）共陽(yáng)極LED 　b)共陰極LED</p><p>　　圖2-9　發(fā)光二極管顯示器</p><p>　　2

37、.4.2　譯碼驅(qū)動(dòng)器</p><p>　　74LS48為BCD-7段譯碼器，74LS48用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管顯示器。74LS48的內(nèi)部有升壓電阻，因此無(wú)需外接電阻（可以直接與顯示器相連接）。74LS48的功能表如表2-4所示，其中為8421BCD碼輸入端，a~g7段譯碼輸出端。</p><p>　　表2-4　74LS48功能表</p><p>　　注：是一個(gè)特

38、殊端，有時(shí)用作輸入，有時(shí)用作輸出。</p><p>　　各使能端功能簡(jiǎn)介如下：</p><p>　?。簾魷y(cè)試輸入使能端。當(dāng)=0時(shí)，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器各段全亮，因此，=0可用來(lái)檢查74LS48和顯示器的好壞。</p><p>　?。簞?dòng)態(tài)滅零輸入使能端。在=1的前提下，當(dāng)=0且輸入=0000時(shí)，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器各段全滅，而當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為非零數(shù)

39、碼時(shí)，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)意義位的零進(jìn)行消隱。</p><p>　?。红o態(tài)滅燈輸入使能端，只要=0，不論輸入為何種電平，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器滅燈（此時(shí)為輸入使能）。</p><p>　　RBO：動(dòng)態(tài)滅零輸出端。在不使用功能時(shí)，為輸出使能（其功能是只有在譯碼器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)滅零時(shí)RBO=0，其它時(shí)候RBO=1）。該端主要用于多個(gè)譯碼器級(jí)聯(lián)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)意義

40、的零進(jìn)行消隱。實(shí)現(xiàn)整數(shù)位的零消隱是將高位的RBO接到相鄰低位的，實(shí)現(xiàn)小數(shù)位的零消隱是將低位的RBO接到相鄰高位的。</p><p>　　2.5　芯片74LS192</p><p>　　74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如圖2-10所示。</p><p>　?。╝）引腳排列 　

41、 　(b)邏輯符號(hào)</p><p>　　圖2-10　74LS192的引腳排列及邏輯符號(hào)</p><p>　　圖中：為置數(shù)端，為加計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，MR為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)端。</p><p>　　其功能如表2-5所示。</p><

42、p>　　表2-5 74LS192功能表</p><p><b>　　3．　電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1　搶答電路設(shè)計(jì)</p><p>　　搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鈕操作無(wú)效。選用優(yōu)先譯碼器74LS148和鎖存器74LS279可以完成上

43、述功能，其電路組成如圖3-1所示。</p><p><b>　　圖3-1　搶答電路</b></p><p>　　工作原理是：當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)處于“清除”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出端（4Q～1Q）全部為低電平。于是74LS48的=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸出端，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼

44、電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將按鈕按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出=010，=0經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，，74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器上顯示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖其他按鈕的輸入。當(dāng)按下的按鈕松開(kāi)后，74LS148的為高電平，但由于CTR維持高電平

45、不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他按鈕的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。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(wèn)題后。由主持人操作控制開(kāi)關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。</p><p>　　3.2　定時(shí)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、74LS192十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器、74LS48譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路

46、組成。具體電路如圖3-2所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY-7-SEG上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有

47、人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)，BO2輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無(wú)效。</p><p>　　下面結(jié)合圖3-2具體講一下標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路的原理。圖中電容C的放電時(shí)間和充電時(shí)間分別為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p>

48、;<p>　　于是從NE555的3端輸出的脈沖的頻率為</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮到元器件的成本，選擇的電阻值為R1=15KΩ，R2=68KΩ，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。</p><p><b>　　圖3-2定時(shí)電路</b>&l

49、t;/p><p>　　3.3　聲音電路設(shè)計(jì)</p><p>　　由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖3-3所示。其中，555構(gòu)成多諧振蕩器，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作；反之，電路停振。</p><p><b>　　圖3-3　報(bào)警電路</b></p><p>　　3.4　

50、時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)序控制電路搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能。</p><p>　?。?）主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。</p><p>　　（3）當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲

51、，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。</p><p>　　根據(jù)上面的功能要求以及圖3-1和圖3-2，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖3-4所示。圖中，門(mén)G1的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行和禁止，門(mén)G2的作用是控制74LS148的輸入使能端。圖3-4 a)所示電路的工作原理是：主持人控制開(kāi)關(guān)從“清除”位置撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，來(lái)自圖3-1的74LS279的輸出CTR=0，經(jīng)G3反相，A=1，則從555輸出端來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加

52、到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，來(lái)自圖3-2所示74LS192的借位輸出端，門(mén)G2的輸出=0，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能（1）的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，CTR=1，經(jīng)G3反相，A=0，封鎖CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門(mén)G2的輸出，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能（2）的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到了，來(lái)自74LS192的，，74LS148處于

53、禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門(mén)G1處于關(guān)門(mén)狀態(tài)，封鎖CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能（3）的要求。74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。</p><p>　　a）搶答與定時(shí)電路的時(shí)序控制電路　　 b）報(bào)警電路的時(shí)序控制電路</p><p>　　圖3-4　時(shí)序控制電路</p><p><b>　　4整機(jī)電路圖&l

54、t;/b></p><p>　　經(jīng)過(guò)以上各單元電路的設(shè)計(jì)，可以得到定時(shí)搶答器的整機(jī)電路，如圖4-1所示。U1、U2、U5、U9、U11組成了搶答電路，U3、U4、U6、U7、U8、U9、組成了定時(shí)電路，U10、U13組成了報(bào)警電路，U12為報(bào)警電路的時(shí)序控制電路。</p><p><b>　　整機(jī)電路圖</b></p><p>　　5．在

55、設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和所做的改進(jìn)</p><p>　?。?）選手號(hào)碼的顯示問(wèn)題：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)按下?lián)尨鸢粹o后，我們希望其在七段數(shù)碼顯示管上顯示的選手號(hào)碼是1到8，這樣符合我們一般的思維，而按照我們一開(kāi)始所做的設(shè)計(jì)，數(shù)碼管只能顯示0到7，我們?cè)谡J(rèn)真研究體設(shè)計(jì)方案和7448譯碼器的功能表后，發(fā)現(xiàn)解決此問(wèn)題只須將顯示0改為顯示8，而其他的顯示則不改變。</p><p>　?。?）在計(jì)時(shí)結(jié)

56、束時(shí)讓選手號(hào)碼顯示牌顯示0而不是8的問(wèn)題。承1中所述，我們實(shí)現(xiàn)了選手號(hào)碼顯示8的問(wèn)題，但隨之而來(lái)的是當(dāng)計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)因?yàn)锳2、A1、A0均為零，導(dǎo)致我們?cè)谧龀觯?）中所述改動(dòng)后，選手號(hào)碼顯示牌上顯示的為8而不是我們要求的0。此時(shí)我們?nèi)匀皇峭ㄟ^(guò)研究我們的總體電路圖來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的。我們知道，只有在字形為0時(shí)，/A2/A1/A0=1，其他時(shí)候其值均為0。當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)，定時(shí)到信號(hào)輸出為0，若將定時(shí)到時(shí)間信號(hào)與/A1、/A2、/A0一起接入與門(mén)，

57、然后再接入到A3端的話，那么在定時(shí)到時(shí)，A3、A2、A1、A0均為0，經(jīng)7448譯碼輸出即為0。</p><p>　?。?）主持人按下?lián)尨鸢存I時(shí)選手號(hào)碼牌顯示為7而不是我們要求的0的問(wèn)題。在電路焊接過(guò)程中，我們?cè)谥鞒秩说陌存I選擇上選擇了點(diǎn)觸式開(kāi)關(guān)，因?yàn)槲磳?duì)這種開(kāi)關(guān)做細(xì)致的分析，我們發(fā)現(xiàn)每次主持人按下?lián)尨鸢存I選手號(hào)碼顯示牌上總是為7。經(jīng)過(guò)我們的認(rèn)真分析，我們找到了原因，是我們的開(kāi)關(guān)選擇出了問(wèn)題。點(diǎn)觸式開(kāi)關(guān)在按下后馬

58、上又彈起，此即問(wèn)題的所在。于是我們很快將其更換為單刀雙置開(kāi)關(guān)，問(wèn)題得到了解決。</p><p>　?。?）顯示電路顯示不穩(wěn)定的問(wèn)題。在完成電路的焊接，進(jìn)入調(diào)試階段時(shí)，我們的搶答器顯示電路出現(xiàn)了不穩(wěn)定的問(wèn)題。主要表現(xiàn)在當(dāng)我們?cè)谕瓿梢惠啌尨鸷髮?duì)計(jì)時(shí)時(shí)間進(jìn)行重新設(shè)定時(shí)，顯示部分會(huì)出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象。開(kāi)始我們以為是芯片出了問(wèn)題，于是對(duì)芯片進(jìn)行了逐個(gè)排查，確定芯片沒(méi)有損壞后，我們開(kāi)始檢查導(dǎo)線的焊接情況。我們利用萬(wàn)用表對(duì)接線處逐

59、個(gè)進(jìn)行了排查，最后發(fā)現(xiàn)某芯片的一個(gè)引腳處的導(dǎo)線松了。我們對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行了重新焊接，過(guò)后系統(tǒng)恢復(fù)了穩(wěn)定。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　實(shí)用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競(jìng)賽活動(dòng)中不可缺少的設(shè)備，在國(guó)內(nèi)外都是比較有用的，而它的發(fā)展也是比較快的，從一開(kāi)始的光具有搶答鎖定功能的一個(gè)電路，到現(xiàn)在的具有倒計(jì)時(shí)、定時(shí)、自動(dòng)（或手動(dòng)）復(fù)位、報(bào)警（即聲響提示，有

60、的以音樂(lè)的方式來(lái)體現(xiàn)）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功能的技術(shù)合并，這就可以說(shuō)明其多種功用及發(fā)展的快速。我所設(shè)計(jì)的搶答器主要介紹了它的功能有那些，設(shè)計(jì)它的目的與意義是什么，畫(huà)出了它的設(shè)計(jì)框圖。主要介紹了搶答器的設(shè)計(jì)部分，其中介紹了搶答部分、定時(shí)部分、聲音部分、時(shí)序控制部分。并在論文中有相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖，更能讓人們具有一目了然的效果。 </p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中，我覺(jué)得比較成功的是能實(shí)現(xiàn)聲光顯示，這樣能比較公平的讓

61、搶答者進(jìn)行搶答，但是它也有不足的地方，那就是揚(yáng)聲器容易壞掉時(shí)候不能發(fā)聲。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)業(yè)上的不足與欠確，對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握的不牢固，不能靈活運(yùn)用，但在設(shè)計(jì)中馬老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo)使我受益匪淺，同時(shí)也感謝所有的同學(xué)和朋友三年以來(lái)給我的幫助和關(guān)心。老師在她緊張而又繁忙的工作之中，還要抽出一定的時(shí)間為我們申報(bào)設(shè)計(jì)課題，并且不斷的為我進(jìn)行指導(dǎo)，也正是有馬老師的耐心指導(dǎo)，我此次的設(shè)計(jì)才能夠順利并按時(shí)的完成。因此我要忠心感謝馬老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)上給我的幫

62、助與指導(dǎo)，使我能夠順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。再次對(duì)老師和同學(xué)致以誠(chéng)摯的謝意！ </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】　邱寄帆，唐程山．?dāng)?shù)字電子技術(shù)．北京：北京人民郵電出版社，2005</p><p>　　【2】　黃永定．電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p

63、>　　【3】　謝自美．電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試（第二版）．武漢：武漢華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　【4】　高建新，雷少剛．電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)．北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　【5】　張有禮，韓愛(ài)娟．電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)．北京：北京師范大學(xué)出版社，2005</p><p>　　【6】　唐程山．?dāng)?shù)字電子

64、技術(shù)．北京：人民郵電出版社，2005</p><p>　　【7】　李銀華．電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1985</p><p>　　【8】　何小艇．電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)．浙江：浙江大學(xué)出版社，1994</p><p>　　【9】　姚福安．電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐．山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1933</p><p>　　【10】 劉書(shū)明，

65、馮小平．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片AduC812原理與應(yīng)用．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000</p><p>　　【11】 金顯賀，王昌長(zhǎng)．一種用于在紅線檢測(cè)局部放電的數(shù)字濾波技術(shù)</p><p>　　【12】 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分．北京：北京高等教育出版社，2000 </p><p>　　【13】 李海．74系列芯片手冊(cè)．重慶：重慶大學(xué)出版社，1999<

66、/p><p>　　【14】 胡錦 ，數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì).高等教育出版社，2002</p><p>　　【15】 彭介華，電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).湖南大學(xué)，高等教育出版社，2001</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　整機(jī)電路圖</b></p><p&g

67、t;　　西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）審 查 意 見(jiàn) 書(shū)</p><p>　　指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生 陳婷婷 所完成的題目為 聲光顯示智力競(jìng)賽搶答器 </p><

68、p>　　的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況、完成質(zhì)量的審查意見(jiàn)：</p><p>　　成績(jī)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）評(píng) 閱 意 見(jiàn) 書(shū)&

69、lt;/p><p>　　評(píng)閱人對(duì)學(xué)生 陳婷婷 所完成的題目為 聲光顯示智力競(jìng)賽搶答器 </p><p>　　的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱意見(jiàn)為：</p><p>　　成績(jī)： </p><p>　　評(píng)閱人：

70、 </p><p>　　年 月 </p><p>　　西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）答 辯 結(jié) 果</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生 陳婷婷 所完成的題目為 聲光顯示智力競(jìng)賽搶答器

71、 </p><p>　　的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯評(píng)語(yǔ)為：</p><p>　　經(jīng)答辯委員會(huì)研究，確定成績(jī)?yōu)椋?</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)主任：