以數(shù)字電路實現(xiàn)數(shù)顯八路優(yōu)先搶答器

李益玲

摘 要：數(shù)顯八路優(yōu)先搶答器分為兩部分，一部分是完成搶答功能的，另一部分是完成PC時鐘定時輸出的。有八個搶答按鍵可供選手使用進(jìn)行搶答比賽并通過一定的方式顯示出搶答結(jié)果。下面是對其具體的功能和其作用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：八路優(yōu)先搶答器；搶答主體電路；定時CP電路

1 引言

作為現(xiàn)代技術(shù)人員只掌握和了解模擬電路的運用與設(shè)計，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)代社會的經(jīng)濟和人們生活娛樂的需求。因此作為現(xiàn)代技術(shù)人員要掌握數(shù)字電路的運用與設(shè)計是必需的。且數(shù)字信號和模擬信號相比具有抗干擾能力強，信號失真小等優(yōu)點。

2 八路優(yōu)先搶答器電路所用元器件

（1）集成電路：74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 1片，74LS00 1片。

（2）電阻： 510Ω 23只，10KΩ 10只，6.8 kΩ l只，68kΩ l只。

（3）電容： 0.1μF 1只，1μf 1只。

（4）開關(guān)：輕觸開關(guān) 10個，撥動開關(guān)1個。

（5）其它：發(fā)光二極管2只，共陰極LED數(shù)碼管3只。

3 主要集成塊介紹

3.1 集成電路74LS148

74LS148 優(yōu)先編碼器為16腳的集成芯片其中I0—I7為輸入信號，A2，A1，A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號，是使能輸入端，是使能輸出端，為片優(yōu)先編碼輸出端。

當(dāng)使能輸入=1時，禁止編碼、輸出（反碼）： A2，A1，A0為全1，當(dāng)使能輸入=0時，允許編碼，在I0～I(xiàn)7輸入中，輸入I7優(yōu)先級最高，其余優(yōu)先級別依次為：I6，I5，I4，I3，I2，I0。

3.2 集成電路74LS192

74LS192引腳排列如圖4.2.1所示，74LS192邏輯圖如圖4.2.1所示：

3.3 集成電路74LS279

74LS279為四個RS基本觸發(fā)器，其中的兩個RS基本觸發(fā)器有兩個S輸入端。同時觸發(fā)器也是夠成具有記憶功能的時序電路基本單元，反過來說時序電路之所以能完成在沒有輸入的時候保持原有狀態(tài)的輸出，就是因為它當(dāng)中含具有記憶功能的觸發(fā)器。

74LS279為四個RS 觸發(fā)器。四個鎖存器中有兩個具有2個置位端（，），1Q～4Q 為四個輸出端，1 （，）～4為置位端（低電平有效），1～4為四個復(fù)位端（低電平有效）。

3.4 集成電路74LS48

74LS48是譯碼顯示驅(qū)動集成電路，是用來驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管顯示相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。

輸入端A～D是四個輸入端用來接受BCD8421碼的，經(jīng)過其內(nèi)部電路的譯碼將輸入的BCD8421碼翻譯成能驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示的高低電平，并通過a～g七個輸出端將其高低電平輸出。

3.5 集成塊74LS00的介紹

74LS00其實就是將我們數(shù)字電路中四個常用的邏輯“與非門”電路集成在一個有十四個引腳的集成塊中。其邏輯功能和“與非門”一樣，邏輯功能是“有0出1，全1出0”即輸出Y=。

4 系統(tǒng)框圖以及各部分的作用

4.1 各部分的作用

（1）搶答按鍵：搶答按鈕是提供八個參賽者和八個代表隊搶答使用，并把優(yōu)先搶答的信號即第一個搶答的信號輸送給下一級。

（2）優(yōu)先編碼電路：對搶答按鍵輸入的信號進(jìn)行編碼，由于不可能有兩個人同時同點按下?lián)尨鸢存I，所以優(yōu)先編碼器只對一路信號進(jìn)行編碼這也是完全符合優(yōu)先編碼器74LS148的工作特點。

（3）鎖存器是對編碼后的信號進(jìn)行鎖存，讓其在編碼器沒有信號輸送過來的情況下維持原有的信號輸出。

（4）譯碼電路的作用是對輸送進(jìn)來的信號進(jìn)行譯碼并驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示。

（5）LED顯示的作用是顯示相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)碼。

（6）主持人開關(guān)的作用是主持人通過開關(guān)來控制搶答比賽的進(jìn)程從而控制比賽。

（7）結(jié)束提示電路的作用是在搶答結(jié)束時，提示主持人這輪搶答比賽結(jié)束。

（8）秒脈沖產(chǎn)生電路的作用是產(chǎn)生一個時基秒脈沖，并提供給CP定時電路做計數(shù)定時輸出。

5 電路原理圖以及功能和工作原理

5.1 電路主要功能

（1）能提供八個參賽者或者八個代表隊進(jìn)行搶答使用。

（2）能根據(jù)比賽的要求確定是否需要定時搶答。

（3）有定時搶答的功能。在定時時間到時若還沒有人搶答則提示主持人宣布此輪搶答比賽結(jié)束。

（4）只有首先（優(yōu)先）搶答的人搶答才會有顯示，后續(xù)搶答無效。且搶答成功后，CP計時停止。

（5）能完成搶答清零的工作和重新定時的工作，能多次循環(huán)使用。

5.2 CP定時輸出電路的工作原理

5.2.1 NE555組成的秒脈沖多諧振蕩器。

當(dāng)接通電源時，由于電容的兩端的電壓不能突變，低電平觸發(fā)端2腳為低電平，輸出端3腳為高電平。

電源通過電阻R1和R2對電容器C充電，當(dāng)電容電壓充到電源電壓的2/3時，高電平觸發(fā)端6腳為高電平，輸出端3腳為低電平。同時放電管（第7腳）導(dǎo)通，2腳上的電容經(jīng)過電阻R2放電。

當(dāng)電容器電壓下降到電源的1/3時，輸出端3腳為高電平。電容器放電停止，電源通過電阻R1和R2再次對接2腳上的電容CT充電，如此反復(fù)，形成振蕩，輸出連續(xù)矩形脈沖。

5.2.2 CP定時電路的主要工作原理

由電阻和LED發(fā)光二極管組成的電路接在電源和NE555的3腳，每當(dāng)NE555產(chǎn)生一個秒脈沖，LED閃爍一次并輸出秒脈沖給74LS192組成的計數(shù)器中，我們可以通過對74LS192的預(yù)置來實現(xiàn)定時的功能。在=0（低電平）時，通過對74LS192的D0～D3來預(yù)置時間，此次電路設(shè)定為30秒，在開關(guān)S10按下時給由兩個74LS192組成的計數(shù)器預(yù)置數(shù)。即有30個秒脈沖輸入時CP定時輸出端輸出CP定時信號。

6 電路實踐與校檢

用2塊實驗電路板分別做成主體電路與CP定時電路并通過導(dǎo)線將2塊實驗電路板按一定的方式連接在一起。根據(jù)電路原理圖的可操作性布置芯片、元件、導(dǎo)線等。

在焊接過程中，由于經(jīng)驗不足多次發(fā)生虛焊或者相鄰焊點接觸導(dǎo)致短路等事故。

制作的第一塊板即主體電路一開始測試時不能工作，又由于沒有穩(wěn)壓電源而不能檢驗。情急之下，靈機一動，把3節(jié)干電池制成4.5伏電壓源，又用萬用表逐點排查，原來有虛焊的點。找出原因后并排斥故障后，電路板正常工作。

第二塊板由于有了第一塊板的的經(jīng)驗一試就成功。

最后把二塊實驗電路板按一定的方式連接在一起實現(xiàn)了優(yōu)先搶答的功能。

7 小結(jié)

通過以上論述與介紹本次設(shè)計的數(shù)顯八路優(yōu)先搶答器能滿足普通比賽的要求。電路的功能齊全，同時主體電路與定時電路還能拆開使用。電路價格便宜。本電路使用的集成塊較多，電路成本大大降低。與之由分立原件組成的電路相比成本大大降低。因電路的構(gòu)造原因需要主持人掌握一定的操作能力。

參考文獻(xiàn)

（1）謝自美《電子線路設(shè)計.實驗.測試》（第一版）.武漢： 華中科技大學(xué)出版社，2014。

（2） 彭容修，劉泉，馬建國《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》武漢理工大學(xué)出版社，2011。

（3） 張偉林，王金花《數(shù)字電子技術(shù)》中國勞動社會保障出版社， 2013。