基于逻辑数字电路的抢答器的毕业设计

基于逻辑数字电路的抢答器的毕业设计内容摘要：

第 二 章 抢答器的系统概述 系统的主要功能简介 电子抢答器的主要功能有如下六点： 1. 抢答器同时供 8名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8个按钮 S0～ S7表示。 2. 设置一个系统清除和抢答控制开关 S，该开关由主持人控制。 3. 抢答器具有锁存与显示功能。 即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在 LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。 选手抢答实行优 先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如 30秒）。 当主持人启动 “ 开始 ” 后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间 秒左右。 5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示 00。 抢答器的工作原理简介 如图 21所示为抢答器的结构框 图，它由主体电路和扩展电路两部分组成。 主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。 扩展电路完成检测数码管工作情况。 其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到 “ 清除 ” 状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置 于 “ 开始 ” 状态，宣布 “ 开始 ” 抢答器工作。 定时器倒计时，扬声器给出声响提示。 选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。 当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时 器显示剩余时间。 如果再次抢答必须由主持人再次操作 “ 清除 ” 和 “ 开始 ” 状态开关。 图 21 抢答器结构框图 抢答器系统的需求分析 在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效。 抢答限定时间和回答问题的时间可是在 1～ 99s 设定。 可以显示是哪位选手有 效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示。 抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位。 按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。 抢答器的工作流程 抢答器的基本工作原理 :在抢答竞赛或呼叫时，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，并识别、记录第一个号码，同时内部的定时器开始工作，记录有关时间并产生超时信号。 在整个抢答器工作过程中，显示电路、语音电路等还要 根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。 抢答器的工作流程分为： 系统复位、正常流程、违例流程等几部分，如图 22所示。 图 22 抢答器的工作流程 抢答器的工作过程 如果想调节抢答时间或答题时间 ,按 “加 1s” 键或 “减 1s” 键进入调节状态 ,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值 ,如想加一秒按一下 “ 加1s” 键 ,如果想减一秒按一下 “ 减 1s” 键，时间 LED上会显示改变后的时间，调整范围为 0s到 99s, 0s 时再减 1s 会跳到 99s， 99s 时再加 1s 会变到 0s。 加载程序 运 行 行 开始 开始数码管显 示 FFF 开始抢 按时间倒计时 开始前有 选手抢按 显示违例选手号码并伴有语音报警 倒计时结 束，超时 有选手 抢按 显示 FFF 显示选手号码，倒计 时时间 ,语音报警，答 题 ,答题时间倒计时 正常流程 违规流程 若超过答题 时间，则数 码管显示 FFF 答题完毕 根据选手表现，规 则由主持人减分 主持人按抢答 “ 开始 ” 键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设15s 抢答时间），如有选手 抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回 答倒计时（预设 10s 抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。 倒数时间到小于 5s 会每秒响一下提示音。 如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按 “ 停止 ” 按键，系统会自 动进入准备 状态 ， 等待主持人按抢答 “ 开始 ” 进入下次抢答计时。 如果主持人未按抢答 “ 开始 ” 键，而有人按了抢答按键，犯规抢答， LED上不断闪烁 FF 和犯规号数并响个不停，直到按下 “ 停止 ” 键为止。 总而言之，本课题利用简单逻辑数字电路设计了抢答器，该抢答器增加了新功能、提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本，是一个实用的工程设计。 7 第 三 章 抢答器的电路设计 抢答器的总体结构 如图 31 所示为总体方框图。 接通电源后， 后台工作人员将检测开关 S 置“检测” 状态 ，数码管在正常清除下，显示“ ”；当后台工作人员将检测开关 S置“抢答”状态，主持按系统清除按键 ，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人松开 ，宣布 “ 开始 ”， 抢答器工作。 选手 按动抢答按键 ，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。 当一 轮抢答之后 ， 优先抢答选手的编号一直保持到 主持人 将系统清除为止。 如果再次抢答必须由 主持人 再次 按动系统清除按键。 图 31 总体方框图 优先判断与编号锁存电路 优先判断与编号锁存电路如图 32 所示。 电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS279 来完成。 该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。 工作过程： 系统清除按键按动 时， 74LS279 的四个 RS触发器的置 0端均为 0，使四个触发器均被置 0。 1Q 为 0，使 74LS148 的使能端 EN =0， 74LS148 处于允许编码状态，同时 1Q 为 0，使 74LS48 的灭灯输入端 BI =0，数码管无显示。 这时抢答器处于准备抢答状态。 当 系统清除 按键松开时， 抢答器处于等待状态。 当有选手将按键开关按下时，抢答器将接受并显示抢答结果，假设按下的是 S4，则 74LS148 的编码输出为 011，此代码送入 74LS279 锁存后，使 4Q3Q2Q=100， 亦即 74LS148 的输入为 0100；又74LS14。