多路智力抢答器程序

实验四多路智力抢答器

一、实验目的

1.熟悉智力竞赛抢答器的工作原理

2.掌握抢答电路、优先编码电路、锁存电路、定时电路、报警电路、时序控制电路、

译码电路、显示电路及报警电路的设计方法

二、实验任务

基本功能

1.设计一个多路智力竞赛抢答器，同时供8个选手参赛，编号分别为0到7，每个用

一抢答按键。

2.给节目主持人一个控制开关，实现系统清零和抢答的开始。

3.具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，如果有选手按下抢答按键，其编号立即锁

存并显示在LED上，同时扬声器报警。此外，禁止其他选手再次抢答。选手编号一直保存到主持人清除。

扩展功能

1.具有定时抢答功能，可由主持人设定抢答时间。当抢答开始后，定时器开始倒计时，

并显示在LED上，同时扬声器发声提醒。

2.选手在规定时间内抢答有效，停止倒计时，并将倒计时时间显示在LED上，同时

报警。

3.在规定时间内，无人抢答时，电路报警提醒主持人，次后的抢答按键无效。

三、方案设计

1.原理框图：

抢答按键优先编码器数据锁存器显示译码抢答显示

主持人

时序控制电路报警电路

控制开关

脉冲产生电路定时电路显示译码定时显示

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。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：①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；②扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；③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；④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。

四、电路设计

1.抢答部分

电路功能：一是将抢答选手的编号识别出并锁存显示到数码管上，二是使其他选手按键无效；三是有人抢答时输出时序控制信号，使计数电路停止工作并报警。

原理图：

与其他电路的接口：

S：输入，与主持人总控相接，此处控制数码管的清零；

/ST：输入，74148的使能控制端（由7400输入）；

/YEX：输出，报警时序控制（与74121相连）；

CTR：输出，报警时序控制（与7400相连）；

具体原理：该部分主要由74148优先编码器、锁存器74279、译码器7448组成和按键、

7段数码管组成。如图所示，抢答输入端为74148的/I7到/I0脚，当有选手按键时，74148的相应的引脚为低电平，电路完成以下动作：

（1）、74148将编码输入到锁存其中，并通过锁存器由7448译码后显示到数码管上；（2）、74148译码输出端/YEX＝0，通过控制时序电路使74148的使能端/ST为1，74148停在译码工作，使以后其他选手的按键无效；

（3）、时序信号/YEX=0，CTR=1，通过控制时序电路使计时电路停止工作，报警电路报警。

2.定时电路

电路功能：主要实现抢答倒计时，同时通过输出接口与时序控制电路相接，实现时序控制，当无人抢答且时间到时，报警。

原理图：

与其他电路接口：

CLCK：输入，计数脉冲，时序控制电路产生，由7411输出；

S：输入，主持人总控，此处控制计数器74192的预置数；

BO2：输出，倒计时时间到时输出低电平0，与时序电路74121相接，控制报警；

具体原理：该部分主要由555脉冲产生电路、74192减法计数电路、7448译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。两块74192实现减法计数，通过译码电路7448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，当主持人按下控制按键S时，实现预置。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在LED 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，BO2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。

3.

时钟产生和时序控制电路

电路功能：为计数电路提供计数脉冲，同时完成主持人控制以及以上各部分的逻辑控制协调，使电路正常工作。

原理图：

与其他电路接口：

BO2： 输入，由计数电路产生；

CTR ： 输入，由抢答电路产生；

/ST ： 输出，控制抢答电路；

CLCK ： 输出，提供给计数电路；

具体原理：该部分主要由定时器555、单稳态触发器74121、与非门7400、三段输入与门7411和相关电路组成。由555产生计数脉冲，通过7400和7411结合控制信号BO2、CTR 控制输入到计数电路的脉冲有无。脉冲周期2ln )2(21C R R t +=，选择电容为10uF ，电阻)2(21R R +的值为144.44时t 为一秒，本设计中选取1R ＝20K ，2R ＝62K ，t ＝0.998S 。输出到计数电路的脉冲为CP BO CTR CLCK *2*=，抢答开始时，BO2=/ST=1，故CLCK=CP ，计数器正常工作，CTR BO ST *2=，当计数时间到时（BO2=0）或者有人抢答时（CTR=1），/ST=1，

74148使能端为高电平，禁止编码，即此后的抢答无效。

4. 报警控制电路

电路功能：完成抢答开始、枪答选种的报警提示和控制时间结束的报警提示。