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8路抢答器设计八路智力竞赛抢答器.doc
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2021-07-06
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8路抢答器设计八路智力竞赛抢答器
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8 路抢答器设计八路智力竞赛抢答器
1 前言
1.1 主要功能介绍
(1)抢答器最多可供 8 名选手参赛,编号为 1~8 号,各队分别用一个按钮
(分别为 S1~S8)控制,并设置一个系统清零和抢答控制开关 S,该开关由主
持人控制。
(2)抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用 LED 数码管显示出来,同时
蜂鸣器发出间 歇式声响(持续时间为 0.5 秒),主持人清零后,声音提示停止
(3)开关 S 作为清零及抢答控制开关(由主持人控制),当开关 S 被按下时
抢答电路清 零,松开后则允许抢答。输入抢答信号由抢答按钮开关 S1~S8 实
现。
(4)有抢答信号输入(开关 S1~S8 中的任意一个开关被按下)时,并显示
出相 对应的组别号码。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效,指示灯依旧
“保持” 第一个开关按下时所对应的状态不变。
1.2 扩展功能介绍
(1)抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定
(如 30 秒)。当节目主持人启动“开始”键后,要求定时器立即减计时,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 0.5 秒左右。
(2)参加选手在设定的时间内抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示
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为止。
(3)如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,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。
(4)当选手抢答完后,主持人可根据相关题的加减分对选手进行加分或减
分。
1
2 总体方案设计
此次课程设计我们有两套方案
一是硬件部分主要由单片机、74LS373 锁存器、LED 显示器、声音报警
器和其它基本外围电子电路组成软件部分则采用 51 系列单片机通用 C 语言精心
设计编写。它所具有的功能包括:抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛,
当开关 S 按下,抢答器发出 0.5 秒的报警声系统开始进行计时,选手可进行抢
答,当计时 30 秒之后若没人抢答,则系统发出警报并禁止抢答,定时显示数码
管上显示 00 字样,之后等待开关 S 按下,系统复位;若在 30 秒内有选手进行
抢答,此时扬声器会发出 3 秒时间的警报,同时在定时显示数码管上显示选手
抢答时间(以秒为最小单位),编号显示数码管上显示抢答选手编号,显示器上
的状态直到开关 S 按下将系统复位为止;系统复位时所有的数码管不显示任何
的数据。
二是如图 1 所示的总体方框图。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。主要使用 74LS148,74LS297,74LS192,74LS121,74LS48.
图 1 总体方框图
2
第一种方案固然很好,但是由于根据我们现有的知识,我们对单片机不是
很了解,而对数电是很较了解,因此我们选择了我们比较有把握的电路来设计
因此我们选择了第二种方案。
3 单元模块设计
3.1 抢答器电路功能介绍
设计电路见图 2 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,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),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=1,
使 74LS148 优先编码工作标志端(图中 5 号端)=1,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=1,使
优先编码工作标志端为 1,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”然后才可能进行。
3
0
10
1
11
2
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3
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4
1
5
2
6
3
7
4
EI
5
EO
15
A
9
B
7
C
6
GS
14
74 LS1 48
1R
1
1Q
4
1S 1
2
1S 2
3
2R
5
2Q
7
2S
6
3R
10
3Q
9
3S 1
11
3S 2
12
4R
14
4Q
13
4S
15
74 LS2 79
1 2
S0
1 2
S1
1 2
S2
1 2
S3
1 2
S4
1 2
S5
1 2
S6
1 2
S7
R?
R 1
R ?
R1
R?
R1
R?
R 1
R?
R1
R?
R1
R ?
R1
R ?
R1
R
10 K
12
S
常开触点
+5 V
D1
A
7
B
1
C
2
D
6
LT
3
BI/R BO
4
RBI
5
a
13
b
12
c
11
d
10
e
9
f
15
g
14
74 LS4 8
+5 V
a
b
c
d
e
f
g
dp
LED+
+5V
主持人开关
10K *8
图 2 抢答器电路
3.2 定时时间电路功能介绍
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。
4
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