八位競賽搶答器電子系統電路分析與設計
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數字技術(shù)是當前發(fā)展最快的學(xué)科之一，數字邏輯器件已從20世紀60年代的小規模集成電路(SSI)發(fā)展到目前的中、大規模集成電路(MSI，LSI)及超大規模集成電(VLSI)。相應地，數字邏輯電路的設計方法在不斷的演變和發(fā)展，由原來(lái)單一的硬件邏輯設計發(fā)展成三個(gè)分支，即硬件邏輯設計(中、小規模集成器件)、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(diǎn)的專(zhuān)用集成電路(ASIC)設計。目前數字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應用于計算機、自動(dòng)控制、電子測量?jì)x表、電視、雷達、通信等各個(gè)領(lǐng)域。例如在現代測量技術(shù)中，數字測量?jì)x表不僅比模擬測量?jì)x表精度高，功能高，而且容易實(shí)現測量的自動(dòng)化和智能化。隨著(zhù)集成技術(shù)的發(fā)展，尤其是中，大規模和超大規模集成電路的發(fā)展，數字電子技術(shù)的應用范圍將會(huì )更廣泛地滲透到國民經(jīng)濟的各個(gè)部門(mén)，并將產(chǎn)生越來(lái)越深刻的影響。
搶答器主要用于選手做搶答題時(shí)，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來(lái)回答問(wèn)題。搶答器不僅考驗選手的反應速度同時(shí)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(gè)起跑線(xiàn)上，體現了公平公正的原則。
l 原理分析
(1)搶答器同時(shí)供八名選手或八個(gè)代表隊比賽，分別用八個(gè)按鈕S0～S7表示。
(2)設置一個(gè)系統清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。
(3)搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)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清除為止。
(4)搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設定(如30 s)。當主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計時(shí)，同時(shí)揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續的時(shí)間0．5 s左右。
(5)參賽選手在設定的時(shí)間內進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統清除為止。
(6)如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，該次搶答無(wú)效，系統報警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。
2 設計原理與參考電路
(1)圖1為數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(kāi)關(guān)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(shí)器顯示設定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始”狀態(tài)，宣布開(kāi)始搶答器工作。定時(shí)器倒計時(shí)，揚聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內搶答時(shí)，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(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。
(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(jìn)制BCD碼編碼開(kāi)關(guān)，4個(gè)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(gè)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(shí)譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程為：開(kāi)關(guān)S置于“清除”端時(shí)，RS觸發(fā)器的清零端均為0，4個(gè)觸發(fā)器輸出置0，使74LS148之處于工作狀態(tài)。當開(kāi)關(guān)S置于“開(kāi)始”時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將鍵按下時(shí)(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(kāi)即按下時(shí)，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(huì )出兩次按鍵時(shí)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(kāi)關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。
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