八路智能抢答器.pdf
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1、word 文档 可自由编辑 毕业设计(论文)报告 题 目 八路智能抢答器 系 别 电子工程系 专 业 电气自动化 班 级 11 级电气自动化 学生姓名 学 号 指导教师 word 文档 可自由编辑 摘 要 随着现代娱乐节目及其它游戏环节的需要,也为了更加完善节目的紧张气氛和观众的互动,所以就出现了多路智力抢答器,本抢答器的基本功能:它可同时供 8 名选手或 8 个代表队参加比赛,他们的编号分别是 I0I7,各用一个抢答按钮,按钮的编号分别与选手的编号相对应,分别是 S0S7。关键字 74LS48 RS 触发器 74LS192 555定时器 abstract Along with modern
2、entertainment program and other game links need,also for more perfect programs tense atmosphere and audiences interaction,therefore presented the multi-channel intelligences to vie to answer first,this vied to answer first basic function:It may simultaneously supply 8 contestants or 8 teams attends
3、the competition,their serial number respectively is I0I7,vies to answer the first button respectively with one,buttons serial number corresponds separately with contestants serial number,respectively is S0S7.key words:74LS48 RS trigger 74LS192 555 timers word 文档 可自由编辑 目录 第一章 引言.III 第二章 系统框图及原理简述.2 2
4、.1 系统框图.2 2.2 原理简述.2 第三章 特殊器件介绍.4 3.1 优先编码器 74LS148.4 3.2 译码器及应用.5 3.3 BCD 显示译码驱动器.8 3.4 RS 触发器.9 3.5 计数器.11 3.6 555 定时器.15 第四章 电路设计.18 4.1 抢答部分.18 4.2 定时电路.19 4.3 时钟产生和时序控制电路.20 4.4 报警控制电路.21 第五章 系统测试.23 5.0 单元电路检测.23 5.0.1 抢答电路.24 5.0.2 定时电路.24 5.0.3 时序控制及报警电路.24 5.1 整机调试.24 第六章 结论.26 参考文献.27 word
5、 文档 可自由编辑 第一章 引 言 抢答器的功能要求 可同时供 8 名选手或 8 个代表队参加比赛,他们的编号分别是 I0I7,各用一个抢答按钮,按钮的编号分别与选手的编号相对应,分别是 S0S7。给节目主持人设置一个控制开关 S,用来控制系统的清零和抢答的开始。抢答器具有数据锁存和显示功能,抢答开始以后,若有选手按动抢答按钮,编号便立即锁存,并在 LED 数码管上显示出选手的编号,同时,扬声器发出音响提示。此时,输入回路封锁,禁止其他选手抢答。优先抢答的选手的编号一直保持到主持人将系统清零时为止。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,当节目主持人启动“开始”键后,要求定时器立
6、即进行减法计数,并用显示器显示,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续时间为 0.5 秒左右。参赛选手在设定的时间内抢答有效,显示器上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时为止。如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,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。word 文档 可自由编辑 第二章 系统框图及原理简述 2.1 系统框图 2.2 原理简述 定时抢答器的总体框图如上图所示,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
7、。扩展电路完成定时抢答的功能。定时抢答器的工作过程是:接通电源时,节目主持人将开关置于“清除”位置,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器灭灯,定时器倒计时。当定时时间到,却没有选手抢答时,系统报警,并封锁输入电路,禁止选 word 文档 可自由编辑 手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时,抢答器要完成以下四项工作:优先缎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;扬声器发出短暂声响,提醒节目主持人注意;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;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。当选手将
8、问题回答完毕,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。word 文档 可自由编辑 第三章 特殊器件介绍 3.1 优先编码器 74LS148 编码器在同一时刻内只允许对一个信号进行编码,否则输出的代码会发生混乱。优先编码器既在同一时间内,当有多个输入信号请求编码时,只对优先级别高的信号进行编码的逻辑电路,称为优先编码器。常用的集成优先编码器有74LS148(8 线3 线)和 74LS147(10 线4 线)两种制式。优先编码器是较常用的编码器,下面以 74LS148 为例,介绍它的逻辑功能。此芯片为 8 线3 线优先编码器。图 1-1(a)是其功能简图,图 1-1(b)
9、是管脚引线图,表 1-1 是其真值表。word 文档 可自由编辑 74LS148 的输入端和输出端低电平有效。图 1-1(a)是其功能简图,图中电源和地未画,0I7I是输入信号,2Y0Y为三位二进制编码输出信号,SI1时,编码器禁止编码,当SI0 时,允许编码。SY是技能输出端,只有在SI0,而0I7I均无编码输入信号时为 0。EXY为优先编码输出端,在SI0 而0I7I的其中之一有信号时,EXY0。0I7I各输入端的优先顺序为:7I级别最高,0I级别最低。如果7I0(有信号),则其它输入端即使有输入信号,均不起作用,此时输出只按7I编码,2Y1Y0Y000。优先编码被广泛用于计算机控制系统中
10、,当有多个外设申请中断时,优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。3.2 译码器及应用 译码与编码是相反的过程,是将二进制代码表示的特定含义翻译出来的过程。能实现译码功能的组合逻辑电路称为译码器。集成译码器可分为三种,即:二进制译码器、二十进制译码器和显示译码器。二进制译码器:将输入的二进制代码的各种状态按特定含义翻译成对应输出信号的电路。也称为变量译码器。若输入端有 n 位,代码组合就有 2n个,当然可译出 2n个输出信号。显示译码器:由译码输出和显示器配合使用,最常用的是 BCD 七段译码器。其 word 文档 可自由编辑 输出是驱动七段字形的七个信号,常见产品型号有 74LS48、74L
11、S47 等。目前用于电子电路系统中的显示器件主要有发光二极管组成的各种显示器件和液晶显示器件,这二种显示器件都有笔划段和点阵型两大类。笔划段型的由一些特定的笔划段组成,以显示一些特定的字型和符号;点阵型的由许多成行成列的发光元素点组成,由不同行和列上的发光点组成一定的字型、符号和图形。它们的示意图见图 4.2.1。1LED 显示器件 LED 是 Light Emitting Diode 的缩写,直译为光发射二极管,中文名为发光二极管。由于作为单个发光元素 LED 发光器件的尺寸不能做的太小,对于小尺寸的 LED 显示器 件,一般是笔划段型的,广泛用于显示仪表之中;大型尺寸的一般是点阵型器件,往
12、往用 于大型的和特大型的显示屏中。LED 显示器件有共阴极和共阳极两类,对于笔划段型的如图 4.2.2 所示。图(a)是共阳极的示意图,图(b)是共阴极的示意图。LED 发光二极管由砷化镓、磷砷化镓等半导体材料制成。LED 显示器件的供电电压仅几伏,可以和 TTL 集成电路匹配,单个发光二极管的电流从零点几毫安到几个毫安。它是一种主动发光器件,周围光线越暗,发光显得越明亮,有红、绿、黄、橙、蓝等几种颜色。(a)笔划段型显示器 (b)点阵型显示器 图 4.2.1 笔划段型和点阵型显示器的示意图 gfedcbadp word 文档 可自由编辑 (a)共阳极型显示器 (b)共阴极型显示器 图 4.2
13、.2 笔划段型 LED 显示器件 字符显示器:分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。电子计算器,数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而 LED 数码显示器是最常见的。通常有红、绿、黄等颜色。LED 的死区电压较高,工作电压大约 1.53V,驱动电流为几十毫安。图 1-2 是七段 LED 数码管的引线图和显示数字情况。74LS47译码驱动器输出是低电平有效,所以配接的数码管须采用共阳极接法;而 74LS48译码驱动器输出是高电平有效,所以,配接的数码管须采用共阴极接法。数码管常用型号有 BS201、BS202 等。图 1-3(a)是共阴式 LED 数码管的原理图,使用时,公
14、阴极接地,7 个阳极ag由相应的 BCD 七段译码器来驱动,如图 1-3(b)所示。(a)引线图 (b)七段字形组合情况 dpgfedcbadpgfedcba word 文档 可自由编辑 图 1-2 七段 LED 数码管 图 1-3 共阴式 LED 数码管的原理图和驱动电路 3.3 BCD 显示译码驱动器 上面提到,74LS48是输出高电平有效的中规模集成BCD七段显示译码驱动器,它的功能简图和管脚引线图如图 1-4 所示。其真值表见表 1-2 所示。表 1-2 74LS48BCD 七段译码驱动器真值表 74LS48 的输入端是OAAAA123四位二进制信号(8421BCD 码),a、b、c、
15、d、e、word 文档 可自由编辑 f、g 是七段译码器的输出驱动信号,高电平有效。可直接驱动共阴极七段数码管,BRBBRYIILT/,是使能端,起辅助控制作用。使能端的作用如下:(1)LT是试灯输入端,当LT=0,BRBYI/=1 时,不管其它输入是什么状态,ag 七段全亮;(2)灭灯输入BI,当BI=0,不论其它输入状态如何,ag 均为 0,显示管熄灭;(3)动态灭零输入BRI,当LT=1,BRI=0 时,如果OAAAA123=0000时,ag 均为各段熄灭;(4)动态灭零输出BRY,它与灭灯输入BI共用一个引出端。当BI=0 或BRI=0 且LT=1,OAAAA123=0000时,输出才
16、为0。片间BRY 与BRI配合,可用于熄灭多位数字前后所不需要显示的零。(a)74LS48 功能简图 (b)74LS48 管脚引线 图 1-4 3.4 RS 触发器 当输入端接入S=R=1 的电平时,如果基本 SR 触发器现态Q=1、Q=0,则触a b c d e f g 74LS48 A3 A2 A1 A0 BRILT BRBYI word 文档 可自由编辑 发器次态Q=1、Q=0;若基本 SR 触发器的现态Q=0、Q=1,则触发器次态Q=0、Q=1。即S=R=1 时,触发器保持原状态不变。当S=1,R=0 时,如果基本 SR 触发器现态为Q=1、Q=0,因R=0,会使Q=1,而Q=1 与S
17、=1 共同作用使Q端翻转为 0;如果基本 SR 触发器现态为Q=0、Q=1,同理会使Q=0,Q=1。只要输入信号S=1,R=0,无论基本 SR 触发器的输出现态如何,均会使输出次态置为 0 态。当S=0、R=1 时,如果触发器现态为Q=0、Q=1,因S=0,会使 G1的输出端次态翻转为 1,而Q=1 和R=1 共同使 G2的输出端Q=0;同理当Q=1、Q=0,也会使触发器的次态输出为Q=1、Q=0;只要S=0、R=1,无论触发器现态如何,均会将触发器置 1。当S=R=0 时,无论触发器的原状态如何,均会使Q=1,Q=1。当脉冲去掉后,S和R同时恢复高电平后,触发器的新状态要看 G1 和 G2两
18、个门翻转速度快慢,所以称S=R=0 是不定状态,在实际电路中要避免此状态出现。基本SR 触发器的逻辑图、逻辑符号和波形图如图 1-5 所示。基本 SR 触发器的输出端Q随输入电平S和R变化的波形图如图 1-5(C)所示。表 1-3 是基本 SR 触发器功能真值表,用它来描述 SR 触发器的逻辑功能。由表 1-3化简得到逻辑功能表达式(也称为特性方程)如式 1.1 所示,0 RS,称之为约束条件。图 1-6 是 74LS279 管脚引线图。表 1-3 基本 SR 触发器功能真值 综上所述基本 SR 触发器具有置 0、置 1、保持功能且不允许S与R同时为 0,word 文档 可自由编辑 集成产品
19、74LS279 就是这种四 SR 触发器。对应的特性方程为:01RSQRSQnn (1.1)其中,nQ表示现态,即原态。1nQ表示次态,即新状态。图 1-6 74LS279 管脚引线图 3.5 计数器 十进制计数器品种很多,有十进制加法计数器、十进制减法计数器和十进可逆计数器,下面仅以 74LS192 同步十进制可逆计数器为例。介绍它的功能特点。74LS192 是属 8421BCD 码,它的功能简图如图 1-7 所示,它的功能真值表如表 1-4所示。从表 1-4 可见:CR是异步清零端,且高电平有效。LD是并行置数端,低电平有效,且在0CR有效。UCP和DCP是两个时钟脉冲,当1DCP,时钟脉
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