四、系统设计框图及工作原理
系统电路由四部分电路组成 1. 抢答电路设计
抢答器电路的功能有两个:一个是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;二是使其他选手的按键操作无效。本设计选用优先编码器74HC148和RS锁存器74HC279。其工作原理结合电路图自己分析。
图1 系统设计框图
2. 定时电路设计
节目主持人根据抢答题的难易程度,设计一次抢答的时间,通过预置时间电路(倒计时电路)对计数器进行预置,本设计选用2片74HC192进行设计(实际提供一片74HC192),最大预置时间为99秒,计数器的时钟脉冲由NE555构成的秒脉冲发生电路提供,电路的工作原理及器件相关参数选择自行分析。
3. 报警电路设计
由555定时器构成的脉冲发生电路产生固定频率的方波信号,控制信号ST’控制方波信号经三极管驱动蜂鸣器或扬声器发出固定频率的声音。当有选手抢答或设定的抢答时间到时,控制信号ST’为高电平时,多谐振荡器工作,可驱动蜂鸣器发声;其它时候控制信号ST’为低电平,多谐振荡器电路停振,输出低电平,蜂鸣器不能发出声音。
4. 时序控制电路设计
时序控制电路是抢答器设计的关键,它主要完成以下三项功能:
(1)主持人将控制开关拨到“开始”位置时,抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
(2)当参赛选手按动抢答键时,扬声器发声报警,抢答电路和定时电路停止工作。
(3)当设定的抢答时间到,无人抢答时,扬声器发声报警,同时抢答电路和定时电路停止工作。
时序控制电路主要有几个与非门实现,提供的参考电路图中报警时间不能控制,简单的控制办法由主持人按下清除开关即可停止发声,若要实现报警时间自动控制,可在电路设计中增加一个单稳态触发器,采用其输出的暂稳态信号控制报警时间,设计时这部分可以自行发挥,如设计报警时间为1秒,设计时给出相关器件(如R,C)参数的选择依据。脉冲周期T=(R1+2*R2)Cln2。