具有定时功能的八路数显抢答器的设计.docx
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1、一 摘要:本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的数码显示八路呼叫器的电路组成、设计思路及功能。该呼叫器除具有基本的呼叫功能外,还具有定时、计时和报警功能。工作人通过时间预设开关预设供呼叫的时间,系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人呼叫,则计时将自动停止;若在规定的时间内无人呼叫,则系统中的蜂鸣器将发响。关键词:八路, 呼叫器, 设计,定时,计时,呼叫Abstract:In this paper, the electric circuit and designing thought of an answering racer based on the common-used serie
2、s of 74 IC with 8-wire is introduced, and its function is also described. The answering races function includes timing, counting, and alarming, besides the basic function of an answering racer. The host sets the provided time for the answering race through the time-setting switch, after this the sys
3、tem will count down the time automatically. If anybody answer the question on time, the counting of time will stop; If nobody answer the question on time, the alarm will give out some sound, helping the host know the race in this turn is of no use, so the function of alarming is achieved. Keywords:8
4、-wire, answering racer, design, timing, counting, alarming 引言:本设计的目的是为了做一个八路呼叫器,主要的应用的场所是在医院中。随着医疗水平的提高,病人对医护人员的要求也在提高。作为病人而言希望当自己有需要的是能够及时得到护理,而本设计的目的就是将病人的需求信息及时的通知给医护人员,这样即减轻医护人员的负担同时又可以达到医护的实时性,促进人性化管理,提高医护水平,更好的为病人提供服务。本设计的实现很简单,可以将本设计中的按键安装在不同病人的病床旁边,然后通过导线汇总在医护室里,当有病人按下需要医护按键时,通过编码电路产生与病床相对用的
5、编码,而后通过锁存器将编码信息锁存起来,接下来一方面将锁存的编码通过译码电路产生相应的译码在数码管上显示呼叫的病床号,同时产生触发信号触发单稳态电路使其产生暂稳态输出一段脉冲信号,脉冲信号再输入到手动控制和报警电路中,改变多谐振荡器的输出,进而驱动喇叭工作,作用就是及时通知医护人员有病人需要医护,同时通过数码管可以准确的向医护人员显示病人的床位。医护人员可以通过控制按钮来解除喇叭的工作。本设计的一大特色是应用了优先编码器,可以根据病人需要医护的程度的不同,事先在安排病床时作出区分。当有两个以上病人按下医护按键时,通过优先编码器将优先显示要求医护程度高的病人的病床号。本设计是基于数字电路完成其功
6、能的,所用到的器件除优先编码器74LS148外全部为数电课本讲述过的。二、设计任务及系统功能简介1.基本功能:(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,扬声器发出声响提示,并在DPY_7-SEG七段数码管上显示选手号码。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。2.扩展功能:(1) 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)。当主持人启动开始键后,定时器进行减计时。(2) 参赛选手在
7、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。在这段(3) 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。三、实现的原理与电路1数字抢答器总体方框图如图1所示为总体方框图。其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到清零状态,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;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
8、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。总体框图 图12单元电路设计 (1) 抢答器电路设计电路如图2所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 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,同时译码显示电路显示编号(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。工作过程:开关S置于清除端时,RS触发器的 R、S端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端(图中5号端)0,使之处于工作状态。当开关S置于开始时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5
9、),74LS148的输出经RS锁存后,CTR=1,RBO(图中4端) =1,七段显示电路74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外,CTR,使74LS148 优先编码工作标志端(图中5号端),处于禁止状态,封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时,74LS148的 此时由于仍为CTR,使优先编码工作标志端(图中5号端),所以74LS148仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线3线优先编码器,表1为其功能表。表一(2) 定时电路原理及设计:该部分主要由5
10、55定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3所示。两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数,由节目主持人根据抢答题的难易程度,设定一次抢答的时间,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_7-SEG 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, 输出低电平到时序控
11、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 , 于是从NE555的3端输出的脉冲的频率为 ,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 ,即秒脉冲。 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,扬声器发出声响提示,并在DPY_7-SEG七段数码管上显示选手号码。选手抢
12、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。2.扩展功能:(1) 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)。当主持人启动开始键后,定时器进行减计时。(2) 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。在这段(3) 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。三、实现的原理与电路1数字抢答器总体方框图如图1所示为总体方框图。其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到清零状态,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
13、持人将开关置;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。总体框图 图12单元电路设计 (1) 抢答器电路设计电路如图2所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 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,同时译码显示电路显示编号(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。工作过程:开关S置于
14、清除端时,RS触发器的 R、S端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端(图中5号端)0,使之处于工作状态。当开关S置于开始时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,CTR=1,RBO(图中4端) =1,七段显示电路74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外,CTR,使74LS148 优先编码工作标志端(图中5号端),处于禁止状态,封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时,74LS148的 此时由于仍为CTR,使优先编码工作标志端(图中5号端),所以74LS148仍处于禁止状态,确保
15、不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线3线优先编码器,表1为其功能表。表一(2) 定时电路原理及设计:该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3所示。两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数,由节目主持人根据抢答题的难易程度,设定一次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置,计数器的时钟脉冲
16、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_7-SEG 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, 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, 于是从NE555的3端输出的脉冲的频率为,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 ,即秒脉冲。74LS373产品编号:JCDL74373产品名称:八D锁存器 产品型
17、号:74373产品单价:单个重量:起售数量:5只其他说明:拆机购买方法 其他电子元器件74LS373数字电路074LS37374ls373中文资料(引脚,内部结构,参数,工作原理及应用电路) 74ls373是常用的地址锁存器芯片,它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器,在单片机系统中为了扩展外部存储器,通常需要一块74ls373芯片,本文将介绍74ls373的引脚图,内结构图、主要参数及在单片机系统中的就用电路.74ls373引脚排列图74ls373内部结构图上表是74LS373的真值表,表中: L低电平; H高电平; X不定态; Q0建立稳态前Q的电平; G输入端,与8031ALE连高电平
18、:畅通无阻低电平:关门锁存。图中OE使能端,接地。 当G=“1”时,74LS373输出端1Q8Q与输入端1D8D相同; 当G为下降沿时,将输入数据锁存。E G 功能 0 0 直通Qi = Di 0 1 保持(Qi保持不变) 1 X 输出高阻 74ls373工作原理简述:(1).1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈现高阻状态(或者叫浮空状态);(2).当1脚是低电平时,只要11脚
19、(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态. 锁存端LE 由高变低时,输出端8 位信息被锁存,直到LE 端再次有效。 当三态门使能信号OE为低电平时,三态门导通,允许Q0Q7输出,OE为高电平时,输出悬空。2、图 74LS148引脚图输入输出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001010xxxxx011010010x
20、xxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x01111111100100111111111101 图 优先编码器74ls148功能表74ls148逻辑表达式使能端OE(芯片是否启用)的逻辑方程: OE =I0I1I2I3I4I567IE 当OE输入IE=1时,禁止编码、输出(反码): A2,A1,A0为全1。当OE输入IE=0时,允许编码,在I0I7输入中,输入I7优先级最高,其余依次为:I6,I5,I4,I3,I2,I0,I0等级排列。 从以上的的功能表中可以得出,74ls148输入端优先级别的次序依次为I7,I6,I0 。当某一输入端有低电平输入,且
21、比它优先级别高的输入端没有低电平输入时,输出端才输出相应该输入端的代码。例如:I5=0且I6=I7=1(I6、I7优先级别高于I5) 则此时输出代码010 (为(5)10=(101)2的反码)这就是优先编码器的工作原理。设计报告 编写实训的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。通过写报告,不仅把设计、组装、调试的内容进行全面总结,而且把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下几点:(1)课题名称 (2)内容摘要 (3)设计内容及要求(4)比较和选定设计的系统方案,画出系统框图 (5)单元电路设计、器件选择。(6)画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。(7)组装调试的内容。包括
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