抢答器的的设计原理 及图

抢答器的的设计原理 及图
抢答器的的设计原理 及图

抢答器的的设计原理 及图
一、设计目标
设计一个带有用户选手按下后,其他用户选手按下无效,同时,响警报、显示是谁按下的.由主持人开关复位的抢答器.
二、 基本功能
我们设计的抢答器有如下功能：有人按下时,显示是谁按下的.同时,其他人再按下时电路不做任何处理.也就是说,如果有人按下以后,别人再按的话电路既不会显示是他按下的.
三、抢答器的组成
抢答器的一般构成框图,它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、7段显示器几部分组成.下面逐一给予介绍.
（1）开关阵列电路
该电路由多路开关所组成,每一竞赛者与一组开关相对应.开关应为常开型,当按下开关时,开关闭合；当松开开关时,开关自动弹出断开.
（2）触发锁存电路
当某一开关首先按下时,触发锁存电路被触发,在输出端产生相应的开关电平信息,同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱,最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定.若有多个开关同时按下时,则在它们之间存在着随机竞争的问题,结果可能是它们中的任一个产生有效输出.
（3）编码器
编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码,以提供数字显示电路所需要的编码输入.
译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流.
（5）数码显示器
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管.本设计提供的为LED数码管.
四、抢答器的工作原理
(1)开关阵列电路
电路中,R1～R4为上拉和限流电阻.当任一开关按下时,相应的输出为低电平,否则为高电平.
（2)触发锁存电路
74HC373为4D锁存器,一开始,当所有开关均未按下时,锁存器输出全为高电平,经4输入与非门和非门后的反馈信号仍为高电平,该信号作为锁存器使能端控制信号,使锁存器处于等待接收触发输入状态；当任一开关按下时,输出信号中必有一路为低电平,则反馈信号变为低电平,锁存器刚刚接收到的开关被锁存,这时其它开关信息的输入将被封锁.由此可见,触发锁存电路具有时序电路的特征,是实现抢答器功能的关键.
(3)编码器
74HC147H为优先（高位优先）编码器,当任意输入为低电平时,输出为相应的输入编号的8421码（BCD码）的反码.
(4)译码驱动及显示单元
编码器实现了对开关信号的编码并以BCD码的形式输出.为了将编码显示出来,需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流.一般这种译码通常称为7段译码显示驱动器.常用的7段译码显示驱动器有CD4511等.
数码显示器件中的液晶数码管价格较高,驱动较复杂,并且仅能工作于有外界光线的场合,所以使用较少.大多情况下使用的是LED数码管.平时使用较多的LED数码有单字和双字之分.
LED数码管尺寸有大有小,一般小的数码管每个数字笔画为一个发光二极管,而尺寸较大的数码管一个笔画可能是多个发光二极管串接而成的,这时一般无法直接用译码驱动器直接驱动（其输出高电平一般为3V左右）.
(5)解锁电路
当触发锁存电路被触发锁存后,若要进行一下轮的重新抢答,则需将锁存器解锁.可将使能端强迫置1或置0（根据具体情况而定）,使锁存顺处于等待歉收状态即可.
本电路给出了所有相关电路,对于发声报警电路只有左下角555电路.时序控制电路是抢答器设计的关键,它要完成以下三项功能：
1、主持人将控制开关拨到"开始"位置时,扬声器发声,抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态.
2、当参赛选手按动抢答键时,扬声器发声,抢答电路和定时电路停止工作.
3、当设定的抢答时间到,无人抢答时,扬声器发声,同时抢答电路和定时电路停止工作.工作原理：当555电路的到信号后,开始产生高低电压不同的方波,这些方波从555电路的输出端出来,经过510欧姆的保护电阻进入放大电路.信号经过放大后,再传给扬声器,这时信号已经不再是方波,而是一种连续变化的一种类似于简谐波的电信号.但是他的频率还是和555电路的输出端的频率一样.
其中主要 电路 设计如下：
定时电路
扬声器设计
整体设计
五．需要器材：
1.数字实验箱.
2.集成电路74LS148 1片,74LS279 1片,74LS48 3片,74LS192 2片,NE555 2片,74LS00 1片,74LS121 1片.
3.电阻 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.电容 0.1uF 1只,10uf 2只,100uf 1只.
5.三极管 3DG12 1只.
6.其它：发光二极管2只,共阴极显示器3只.