科技论文--八路数显抢答器的设计(编辑修改稿)

科技论文--八路数显抢答器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。 按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在 共阴极七段数码显示管 DPY_7SEG 上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时， 2BO 输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。 下面结合图 4具体讲一下标 准秒脉冲产生电路的原理。 结合图 4，图中电容 C的放电时间和充电时间分别为 221 InCRt  CR  ， CRRInCRRt  )()( 21212 于是从 NE555 的 3 端输出的脉冲的频率为 CRRttf  )2( 2121，结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本，我们选择的电阻值为 R1=15K， R2=68K， C=10uF，代入到上式中即得 ZHf 1 ，即秒脉冲。 6 ui1 ui2 uO T的工作状 态 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 导通 截止 截止 导通 导通 表 2 555 定时器功能表 图 4 标准秒脉冲产生电路 （ 3）报警电路 由 555 定时器和三极管构成的报警电路如图 5示。 其中 NE555 构成多谐振荡器，振荡频率 0f ＝ ／［（ RI＋ 2R2） C］，其输出信号经三极管推动扬 7 声器。 PR 为时序控制电路输出的控制信号，当 PR 为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。 图 5 报警电路 （ 4）时序控制电路 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，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。 ②当参赛选手按动抢答按键时，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 器自动报警 ，表示此次抢答无效。 8 图 6 时序控制电路 根据上面的功能要求以及图 2，设计的时序控制电路如图 6 所示。 图中，与门 G1 的作用是控制时钟信号 CP 的放行与禁止，门 G2的作用是控制 74LS148 的输入使能端（即图二中的 5 端）。 图 4的工作原理是：主持人控制开关从 清除 位置 拨到 开始 位置时，来自于图 2 中的 74LS279 的输出 1Q,即 CTR=0，经 G3反相，输出为 1，则 NE555 产生的时钟信号 CP 能够加到 74LS192 的 CPD 时钟输入端（图中用 CLCK 表示接入到 74LS192CPD 端的信号），定时电路进行递减计时。 同时，在定时时间未到时，则 定时到信号 为 1，门 G2 的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。 当选手在定时时间内按动抢答按键时， CTR＝ 1，经 G3 反相，输出为 0，封锁 CP 信号，定时器处于保持工作状态；同时，门 G2的输出 =1， 74LS148 处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。 当定时时间到时，则 定时到信号 为 0， /ST=1， 74LS148 处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。 同时，门 G1处于关门状态，封锁时钟 CP信号，使定时电路保持 00 状态不变，从而实现功能③的要求。 集成单稳态触发器 74LS121 用于控制报警电路及发声的时间（其功能表见表 3） ,具体原理如下： 主要由 555 时钟电路（用于控制报警声音频率）、蜂鸣器即相关的延时电路和控制电路组成。 单稳态触发器 74121 通过信号 /Ys、 BOS控制报警与否和报警时间， 555 时钟电路产生 脉冲时钟。 在规定的时间有人抢答时， /Ys 由 1跳变到 0， 74121 有状态 2（见表 3 状态编码），即 Q输出暂态高电平，蜂鸣器连续发声报警，持续时间为 wt = 秒；如果在规定时间内无人抢答， BO2 由 1 跳变到 0， 74121 有状态 1， Q 输出暂态高电平，蜂鸣器连续发声报警持续时间为 wt 9 结合图 5 所示报警电路，分析 wt 计算如下： 2ln23CRtw 。 取 2C ＝ 100uF, 3R =51K,。 有 2ln6CRtw  ＝ 秒。 A1 A2 BL d Hd L Hd d LH H dH ↓ H↓ H H↓ ↓ HL d ↑d L ↑输入QLHH暂态低电平LLL暂态高电平输出/QHH暂态低电平暂态低电平暂态低电平暂态高电平 暂态低电平暂态高电平暂态高电平暂态高电平 表 3 74121功能表 四、 总体方案选择的论证。 ② 74 系列芯片实现原理图： （详见图 1） （ 3）选用 74 系列芯片实现的理由： ① 74 系列芯片价格便宜，用其实现，成本较低基本能满足学校场合需要； ② 与我们刚刚学完的 〈〈数字电路与逻辑设计〉〉联系紧密。 能将们所学知识用于实际，对巩固所学知识有重要意义。 ③ 用了一些成型电路，如 NE555 标准秒脉冲电路等，使总体方案易于实现。 ④ 所用芯片均在〈〈数。