多路数字定时抢答器设计方案

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1、多路数字定时抢答器设计方案一、多路数字定时抢答器电路设计1.1抢答器的功能要求1.设计一个多路数字定时抢答器，可同时供8人或8队参加比赛，它们的编号分别是0，1，2，3，4，5，6，7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7。2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。3.抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣报警器发声提

2、示。此外要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。4.抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可由主持人设定（如30s)。当节目主持人按下“开始”按钮后，要求定时器立即开始倒计时，并在数码管上显示。5.参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，数码管显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。6.如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示“00”。1.2抢答器

3、的组成结构抢答器的总电路框图如图1所示，由主体电路和拓展电路两部分组成，主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答按钮时，能显示选手的编号，能同时封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。23如图所示定时抢答电路的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止功能工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器上显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时控制开关拨到“开始”的位置，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。定时器时间到，却没有选手抢

4、答时，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答按钮时，抢答器要完成以下三项工作：1.优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；2.控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；3.控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手回答问题完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。23八D锁存器优先编码器译码电路译码显示抢答按钮按钮脉冲产生电路主持人控制开关定

5、时电路译码电路显示电路集成单稳态触发器报警电路图1总电路框图二、原理电路设计2.1抢答电路设计抢答电路的功能有两个：一是能分辨选手按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按按钮操作无效。选用优先编码器74LS148和八D锁存器74LS373、74LS48译码器与共阴极数码管等实现该电路，如图2所示。23图2抢答电路仿真图及原理图23工作原理：一开始，主持人开关S置于0，E0与开关信号经过异或门连接74LS373的使能端LE使74LS373处于锁存状态，抢答无效。当主持人将开关置于

6、1，74LS373使能，当任意一个选手按下抢答按钮后，73LS373开始工作，与相应输入的输出端口被置低电平，低电平经过74LS148编码后输出的是一组与输入对应的三位二进制数，反相后经过译码显示电路将对应的编号显示出来。由于此时74LS148工作，根据其功能表可知其E0输出高电平，与开关信号经过异或门后锁存抢答信号，此时由于EO与开关信号同为高电平，因此使LE=0，再次将74LS373锁存，即使其他选手再按动按钮，也不会再有输出。这样，一轮抢答完成，当主持人将开关置于0时，74LS373输出全为1，EO=0，

7、使数码管灯全灭，并且74LS373进入锁存状态。等待下一轮抢答的开始。使用的优先编码器74LS148和八D锁存器74LS373、74LS48译码器与共阴极数码管的引脚图和功能表如下所示：（1）优先编码器74LS148的引脚图和功能表74LS148是八线-三线优先编码器，该编码器由8个信号输入端，3个二进制输出端，输入输出均为低电平有效。EI为输入使能端，低电平有效，当EI为低电平时，编码器处于工作状态；EO为输出使能端，只有在EI=0，且所有输入都为1时，输出为0；GS表征编码器的工作状态，当且仅当EI为低电平

8、，且输入至少有一各为有效电平时，GS才有效。因此，可根据EI、EO、GS功能扩展端的特点，对电路进行相应控制。编码器在抢答电路中功能是判断抢答者的编号。它的引脚图如图3所示，功能表如表1所示。图374LS148引脚图23表174LS148功能表（1）八D锁存器74LS373的引脚图和功能表74LS373是常用的八D锁存器，它的引脚图如图4所示，功能表如表2所示。由功能表可以看出锁存端L