八位競賽搶答器電子系統(tǒng)電路分析與設計
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數(shù)字技術是當前發(fā)展最快的學科之一，數(shù)字邏輯器件已從20世紀60年代的小規(guī)模集成電路(SSI)發(fā)展到目前的中、大規(guī)模集成電路(MSI，LSI)及超大規(guī)模集成電(VLSI)。相應地，數(shù)字邏輯電路的設計方法在不斷的演變和發(fā)展，由原來單一的硬件邏輯設計發(fā)展成三個分支，即硬件邏輯設計(中、小規(guī)模集成器件)、軟件邏輯設計(軟件組裝的LSI和VSI，如微處理器、單片機等)及兼有二者優(yōu)點的專用集成電路(ASIC)設計。目前數(shù)字電子技術已經(jīng)廣泛地應用于計算機、自動控制、電子測量儀表、電視、雷達、通信等各個領域。例如在現(xiàn)代測量技術中，數(shù)字測量儀表不僅比模擬測量儀表精度高，功能高，而且容易實現(xiàn)測量的自動化和智能化。隨著集成技術的發(fā)展，尤其是中，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字電子技術的應用范圍將會更廣泛地滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，并將產(chǎn)生越來越深刻的影響。
搶答器主要用于選手做搶答題時，選手進行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗選手的反應速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。選手們都站在同一個起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。
l 原理分析
(1)搶答器同時供八名選手或八個代表隊比賽，分別用八個按鈕S0～S7表示。
(2)設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。
(3)搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。
(4)搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定(如30 s)。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0．5 s左右。
(5)參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。
(6)如果定時時間已到，無人搶答，該次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。
2 設計原理與參考電路
(1)圖1為數(shù)字搶答器為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置“開始”狀態(tài)，宣布開始搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。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。
(2)參考電路如圖2所示。電路包括編碼器74LS148，以及S0～S7八位二進制BCD碼編碼開關，4個74LS279的RS觸發(fā)器作存儲電路和74LS48譯碼器及顯示電路。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程為：開關S置于“清除”端時，RS觸發(fā)器的清零端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148之處于工作狀態(tài)。當開關S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將鍵按下時(如按下S5)，74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，Q1=1，74LS48處于工作狀態(tài)，Q4Q3 Q2=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，Q1=1，使74LS148=1，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148由于仍為Q1=1，使Q1=1，所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出兩次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。
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