智力競賽搶答器的設計與除錯

 

一、  實驗目的

（1） 瞭解一個數字系統的基本組成及它的控制電路的設計。

（2） 熟悉整合晶片的綜合應用和PLD的應用與特點。

（3） 學習用實驗的方法來完善理論設計以及用實驗的方法確定某些電路引數。

（4） 繼續掌握逐級分部的除錯方法。

二、   設計要求

搶答器應具有數碼鎖存、顯示功能，搶答組數分為7組，即序號1、2、3、4、5、6、7，優先搶答者按本組序號開關，組號立即鎖存到LED顯示器上，同時封鎖所有組號。

搶答器定時為30s，外部控制鍵置於“啟動”位置後，要求：

（1）30s定時器開始工作；

（2）揚聲器要短暫報警；

（3）發光二極體亮燈。

搶答者在30s內進行搶答，搶答有效，終止定時；30s定時到，無搶答者本次搶答無效，系統短暫報警，發光二極體滅燈。

三、    設計思路

（1）    設計分為兩個部分，第一部分由搶答者按動的置數開關構成的輸入部件，由鎖存器鎖存後經譯碼顯示

（2）第二部分由各閘電路和鎖存器構成控制電路，開關按下的瞬間，74LS148開始工作，當有人搶答時，74LS148的GS由高電平變為低電平，但只有短暫的一瞬間，所以用鎖存器鎖存下這個低電平再反饋到EI端使74LS148禁止工作，保證每一輪搶答中只有一個人能搶到。

（3）    第三部分由555定時器組成定時30s的電路，當有人搶答時，GS經鎖存得到的低電平用於對555定時器清零，使有人搶到時定時器停止工作，當定時30s結束後，555定時器輸出由高變為低電平，將此低電平反相送到EI口，使74LS148停止工作。

總體電路圖如下

四、   主要器件

74LS148、74LS279、74LS48、555定時器、各閘電路、LED燈。

五、   實驗內容

（1）    按下開關（鍵A），定時器開始工作，數碼管顯示零，蜂鳴器發出聲音。

（2）    按下某個搶答者的按鈕（任意數字鍵），數碼管顯示該搶答者的號碼，蜂鳴器報警，led燈滅，表示搶答結束，若30秒內無人搶答，LED在時間到的時候自動熄滅，蜂鳴器報警。

（3）    這時候別的搶答者再按自己的按鈕搶不到答題權，數碼管上一直顯示第一個搶到的人的號碼。

（4）    按下開關（鍵A），系統清零，開始新一輪搶答。

六、 實驗思考

（1）    定時器也可選用計數器，但是比555定時器要麻煩，要設定清零和到30s的時候自動停下而不是迴圈計數。

（2）    關於蜂鳴器在計時開始和結束時的短暫鳴響。

計時開始時可以通過開關給蜂鳴器正極短暫接高電平發出一聲報警，計時結束時用JK觸發器給蜂鳴器負極短暫接地發出報警，用555定時器的下降沿作為JK觸發器的時鐘訊號，下降沿到達時，輸出被置為1，蜂鳴器發出報警，再將輸出的高電平變成低電平後反饋到清零端，實現蜂鳴器短暫鳴響。