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proteus课程设计数字式竞赛抢答器


关于proteus课程设计数字式竞赛抢答器最佳答案


proteus课程设计数字式竞赛抢答器


1.设计一个带有用户选手按下后,其他用户选手按下无效,同时,响警报、显示是谁按下的。由主持人开关复位的抢答器。我设计的抢答器有如下功能:有人按下时,显示是谁按下的。同时,其他人再按下时电路不做任何处理。也就是说,如果有人按下以后,别人再按的话电路既不会显示是他按下的。三、抢答器的组成抢答器的一般构成框图如图2-1所示。它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、7段显示器几部分组成。下面逐一给予介绍。(1)开关阵列电路该电路由多路开关所组成,每一竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型,当按下开关时,开关闭合;当松开开关时,开关自动弹出断开。(2)触发锁存电路当某一开关首先按下时,触发锁存电路被触发,在输出端产生相应的开关电平信息,同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱,最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。若有多个开关同时按下时,则在它们之间存在着随机竞争的问题,结果可能是它们中的任一个产生有效输出。(3)编码器编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码,以提供数字显示电路所需要的编码输入。图3-1 抢答器的组成框图(4)7段显示译码器译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。(5)数码显示器数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管。本设计提供的为LED数码管。四、抢答器的工作原理(1)开关阵列电路图1.2所示为8路开关阵列电路,从图上可以看出其结构非常简单。电路中,R1~R8为上拉和限流电阻。当任一开关按下时,相应的输出为低电平,否则为高电平。 图4-1 开关阵列电路(2)触发锁存电路图3-1所示为8路触发锁存电路。图中,74HC373为8D锁存器,一开始,当所有开关均未按下时,锁存器输出全为高电平,经8输入与非门和非门后的反馈信号仍为高电平,该信号作为锁存器使能端控制信号,使锁存器处于等待接收触发输入状态;当任一开关按下时,输出信号中必有一路为低电平,则反馈信号变为低电平,锁存器刚刚接收到的开关被锁存,这时其它开关信息的输入将被封锁。由此可见,触发锁存电路具有时序电路的特征,是实现抢答器功能的关键。(3)编码器如图4-3所示,74HC147H为10-4线优先(高位优先)编码器,当任意输入为低电平时,输出为相应的输入编号的8421码(BCD码)的反码。 图4-2 8路触发锁存电路。图4-310-4线优先编码器(4)译码驱动及显示单元编码器实现了对开关信号的编码并以BCD码的形式输出。为了将编码显示出来,需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。一般这种译码通常称为7段译码显示驱动器。常用的7段译码显示驱动器有CD4511等。数码显示器件中的液晶数码管价格较高,驱动较复杂,并且仅能工作于有外界光线的场合,所以使用较少。大多情况下使用的是LED数码管。平时使用较多的LED数码有单字和双字之分。LED数码管尺寸有大有小,一般小的数码管每个数字笔画为一个发光二极管,而尺寸较大的数码管一个笔画可能是多个发光二极管串接而成的,这时一般无法直接用译码驱动器直接驱动(其输出高电平一般为3V左右)。(5)解锁电路当触发锁存电路被触发锁存后,若要进行一下轮的重新抢答,则需将锁存器解锁。可将使能端强迫置1或置0(根据具体情况而定),使锁存顺处于等待歉收状态即可。五、改进、简化设计(1)功能简介抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 ~ S7表示。设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒)。当主持人启动"开始"键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。 参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。 如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。(2)设计原理图如图2-1所示为总体方框图。其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到"清除"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。图5-1 总体设计(3)电路设计图5-2 完整电路抢答器电路参考电路如图5-2所示。该电路完成两个功能: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


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