设计题目:智力竞赛抢答器
设计指标:
电路原理图:
工作过程:
开启电路电源之后,主持人按动清零按钮设置电路的初始状态.当主持人宣布抢答题目后,说"抢答开始",同时按动开始按钮,电路开始5秒钟计时.当5秒计时结束而无人抢答时,蜂鸣器发出计时时间到的响声.若计时到达之前有人抢答,则蜂鸣器发出抢答响声,并显示首先按动抢答器的选手的编号,同时计时器停止计时.主持人再次按动开始按钮开始答题,并倒计时15秒.在计时到达之前主持人可按动清零按钮来停止计时,使电路返回初始状态.当计时完成时蜂鸣器再次发出计时时间到的响声,然后电路返回初始状态.
单元电路设计
抢答并显示编号电路
此部分包括4个抢答按钮,4个D触发器用来锁存抢答选手的编号,一个普通8-3编码器,一个7段显示器,由四个与门组成的屏蔽电路和三个与门组合发出抢答信号~Q.
在抢答之前先用0号按钮清零,当有选手首先抢答时该电路向控制电路送出抢答信号Q,控制电路发出屏蔽信号通过四个与门组成的屏蔽电路来屏蔽其他选手的抢答信号.
抢答后首先抢答的选手的相应的D触发器的内容为1,其他的为0.触发器中的内容经过8-3线编码器编成8421BCD码,输出至7段显示器来显示首先抢答选手的编号.
脉冲发生电路
使用555定时器构成多谐振荡器,发出频率为10Hz的脉冲,周期为0.1秒.
根据公式:T=0.7(R1+2R2)C计算得:R1=0.071Ω,R2=0.036Ω,C=1F
由于抢答和开始脉冲随机出现,若用T=1s的脉冲则会产生较大的计时误差;因此,使用T=0.1s的脉冲,则计时最迟会在按钮按下后0.1s开始,误差已足够小.
在脉冲发生电路的输出端接一三态门,由控制电路控制三态门的使能端来控制脉冲信号.
定时电路
使用三个74192(可逆十进制计数器)构成异步计数器进行倒计数.进行抢答计时前先置数050进行5s倒计时.回答问题前置数150进行15s倒计时.
当倒计时到000时由一组或门组合向控制器发出计时到信号.
发声电路
发声电路一共两套,分别用来发出有选手抢答时的高频声音和计时到时发出的低频声音.控制电路的声音控制端经过一个同步化电路连接到蜂鸣器上来使蜂鸣器发声.
同步化电路在输入信号变化时输出一个与时钟脉冲同步且宽度相同的正脉冲来驱动蜂鸣器发声.
控制电路
控制电路是电路中最重要的一部分,它控制着各个单元电路的工作.
其输入有:开始信号Begin,计时到信号E,抢答信号Q
其输出的控制信号有:置数0信号set1,置数1信号set1,计数信号count,屏蔽抢答信号PB,发声信号S.
各个输出控制信号均为高电平有效.
其ASM流程图右图:
其状态转换数据表为:
现态
次态
转换条件
B
A
B(D)
A(D)
0
0
0
0
~Begin
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