電子技術(shù)基礎(chǔ)課件：八路智力競賽搶答器

八路智力競賽搶答器下頁總目錄1.八路智力競賽搶答器功能要求及方框圖

功能要求：

（1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕

表示。

（2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(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(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。8.4.2八路智力競賽搶答器下頁上頁首頁

（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(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。

（5）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)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(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

（6）如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。下頁上頁首頁

搶答器的方框圖如圖8-64所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答功能。圖8-64搶答器的組成框圖

圖8-64所示搶答器的工作過程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說一聲“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，揚(yáng)聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。下頁上頁首頁

當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)任務(wù)：

任務(wù)一：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；

任務(wù)二：揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；

任務(wù)三：控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；

任務(wù)四：控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)恢復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。2.智力競賽搶答器主體電路圖

八路智力競賽搶答器主體電路參考電路如圖8-65所示。圖8－65八路智力競賽搶答器主體電路參考電路3.電路設(shè)計(jì)原理分析

（1）搶答電路設(shè)計(jì)

搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鈕操作無效。選用優(yōu)先譯碼器74LS148和鎖存器74LS279可以完成上述功能，其電路組成如圖8-66所示。下頁上頁首頁圖8-66搶答電路

工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清除”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的

端為低電平，輸出端（4Q～1Q）全部為低電平。于是74LS48的=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸出端=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端

輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將按鈕按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出=010，=0經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，

，74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器上顯示出“5”。下頁上頁首頁

此外，CTR=1，使74LS148的

端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖其他按鈕的輸入。當(dāng)按下的按鈕松開后，74LS148的

為高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他按鈕的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后。由主持人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。

（2）定時(shí)電路設(shè)計(jì)

該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、74LS192十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器、74LS48譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖8-67所示。圖8-67可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路

兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY-7-SEG上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)，

輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無效。下頁上頁首頁

下面結(jié)合圖8-67具體講一下標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路的原理。圖中電容C的放電時(shí)間和充電時(shí)間分別為：

于是從NE555的3端輸出的脈沖的頻率為

結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮到元器件的成本，選擇的電阻值為R1=15KΩ，R2=68KΩ，C=10uF，代入到上式中即得

，即秒脈沖。下頁上頁首頁

（3）聲音電路設(shè)計(jì)

由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖8-68所示。其中，555構(gòu)成多諧振蕩器，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作；反之，電路停振。圖8-68報(bào)警電路

（4）時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)

時(shí)序控制電路搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能。

功能一：主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。

功能二：當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。

功能三：當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。下頁上頁首頁

時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，如圖8-69所示。圖中，門D1的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行和禁止，門D2的作用是控制74LS148的輸入使能端

。下頁上頁首頁圖8-69時(shí)序控制電路

圖8-69（a)所示電路的工作原理是：主持人控制開關(guān)從“清除”位置撥到“開始”位置時(shí)，來自圖8-66的74LS279的輸出CTR=0，經(jīng)G3反相，A=1，則從555輸出端來的時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，來自圖8-67所示74LS192的借位輸出端

，門G2的輸出=0，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能一的要求。下頁上頁首頁

當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，CTR=1，經(jīng)G3反相，A=0，封鎖CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門G2的輸出

，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能二的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到了，來自74LS192的

，

，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能三的要求。74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。下頁上頁首頁

4.電路元器件

集成電路：74LS148-1片，74LS279-1片，74LS48-2片，74LS192-2片，NE555-2片，74LS00-1片，74LS121-1片。

電阻