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抢答器系统电路的设计与实现

发布时间:2019-07-25 06:22 来源:未知 编辑:admin

  数字技术是当前发展最快的学科之一,数字逻辑器件已从20世纪60年代的小规模(MSI,LSI)及超大规模集成电(VLSI)。相应地,数字逻辑电路的设计方法在不断的演变和发展,由原来单一的硬件逻辑设计发展成三个分支,即硬件逻辑设计(中、小规模集成器件)、软件逻辑设计(软件组装的LSI和VSI,如微处理器、仪表、电视、雷达、通信等各个领域。例如在现代测量技术中,数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高,功能高,而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展,尤其是中,大规模和超大规模集成电路的发展,数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门,并将产生越来越深刻的影响。

  抢答器主要用于选手做抢答题时,选手进行抢答,抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上,体现了公平公正的原则。

  (1)抢答器同时供八名选手或八个代表队比赛,分别用八个按钮S0~S7表示。

  (3)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,并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

  (4)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 s)。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 s左右。

  (5)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。

  (6)如果定时时间已到,无人抢答,该次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。

  (1)图1为数字抢答器为总体方框图。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。

  (2)参考电路如图2所示。电路包括编码器74LS148,以及S0~S7八位二进制BCD码编码开关,4个74LS279的存储电路和74LS48译码器及显示电路。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;二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程为:开关S置于“清除”端时,RS触发器的清零端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148之处于工作状态。当开关S置于“开始”时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,Q1=1,74LS48处于工作状态,Q4Q3 Q2=101,经译码显示为“5”。此外,Q1=1,使74LS148=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时,74LS148由于仍为Q1=1,使Q1=1,所以74LS148仍处于禁止状态,确保不会出两次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。

  由节目主持人根据抢答题的难易程度,设定一次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计,具体电路如图3所示(电路包括555定时器,两块74LS192存储器,两块74LS48显示译码器)。

  (3)报警电路。由555定时器和三极管构成的报警电路(包括555定时器构成的多偕振荡器和三极管功率放大器及扬声器组成)如图4所示。其中555构成多谐振荡器,振荡频率f0=1.43/[(R1+2R2)C],其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号,当PR为高电平时,多谐振荡器工作,反之,电路停振。

  (4)时序控制电路(包括定时信号产生电路与门G1、与非门G2和一个74LS18)。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,扬声器发声,抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态;

  ③当设定的抢答时间到,无人抢答时,扬声器发声,同时抢答电路和定时电路停止工作。

  根据上面的功能要求以及图4所示电路,设计的时序控制电路如图5所示。图5中,门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止,门G2的作用是控制74LS148的输人使能端。图5的工作原理是:主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时,来自于图3中的74LS279的输出Q1=0,经G2反相,A=1,则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端,定时电路进行递减计时。同时,在定时时间未到时,则“定时到信号”为1,门G2的输出为0,使74LS148处于正常工作状态,从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时,Q1=1,经G2反相,A=0,封锁CP信号,定时器处于保持工作状态;同时,门G2的输出等于1,74LS148处于禁止工作状态,从而实现功能②的要求。当定时时间到时,则“定时到信号”为0,G2=1,74LS148处于禁止工作状态,禁止选手进行抢答。同时,门G1处于关门状态,封锁CP信号,使定时电路保持00状态不变,从而实现功能③的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

  (2)设计可预置时间的定时电路,并进行组装和调试。当输入1 Hz的时钟脉冲信号时,要求电路能进行减计时,当减计时到零时,能输出低电平有效的定时时间到信号;

  通过实验和测试,抢答器达到了设计要求,且具有电路设计简单经济,所有元件比较常见,很适合电子技术的设计实验。对电子技术综合知识的教学运用有一定帮助。

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  RE46C144 RE46C144是一款带连续音,定时器的光电烟雾探测器IC

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  RE46C140 RE46C140是一款具有时间,定时器的光电烟雾探测器IC

  信息 RE46C140是低功耗CMOS光电式烟雾探测器IC。该电路具有最少的外部元件,可为光电式烟雾探测器提供所有必需的功能。 RE46C140设计用于符合美国保险商实验室规范UL217和UL268的烟雾探测器。 内部电源重置 低静态电流消耗 提供16L PDIP或16L N SOIC 所有引脚上的ESD保护 最多可连接40个探测器 10分钟灵敏度控制定时器 时间号角模式 内部电池低电量和室内测试 与Allegro A5366兼容 提供标准包装或符合RoHS标准的无铅包装。 电路图、引脚图和封装图...

  RE46C122 RE46C122是一款带时间,互连,定时器,低电池的电离烟雾探测器IC

  信息 RE46C122是低功耗CMOS电离型烟雾探测器IC。由于外部元件很少,该电路将为电离型烟雾探测器提供所有必需的功能。内部振荡器每1.66秒向烟雾探测电路供电10.5mS,以使待机电流保持最小。在待机状态下,每40秒检查一次电池电量不足的情况。颞角图案支持NFPA 72紧急疏散信号。互连引脚允许连接多个探测器,这样当一个单元发出警报时,所有单元都会响起。内部10分钟计时器允许使用单独的按钮来降低灵敏度模式。尽管该装置设计用于利用电离室进行烟雾检测,但它可用于各种安全应用。 RE46C122设计用于符合Und的烟雾探测器

  所有引脚上的

  1500V ESD保护(HBM) 离子检测器输入的保护输出 +/- 0.75pA检测​​输入电流 内部反向电池保护 低静态电流消耗( 16L PDIP或16L N SOIC 内部电池低电量检测 加电低电量测试 最多可互连40个探测器 10分钟定时器进行灵敏度控制 兼容使用Allegro A5367 提供标准包装或符合RoHS标准的无铅包装。 电路图、引脚图和封装图...

  CAT1832 电压监控器,看门狗定时器,手动复位,3.3 V,具有高电平有效和低电平复位

  信息 CAT1832电压监控器可以暂停并重新启动“挂起”或“停顿”的微处理器,在电源故障后重启微处理器,并去除手动/推送 - 按钮微处理器复位开关该器件是Maxim / Dallas Semiconductor DS1832监控器的替代品。精密基准电压源和比较器电路监控3.3 V系统电源电压V 。在上电期间或当电源超出可选容差限制时,RESET和都将变为活动状态。在电源电压升至RESET阈值电压以上后,复位信号保持有效至少250 ms,从而使电源和系统处理器稳定。跳闸点容差输入TOL选择CAT1832 3.3 V电源的跳闸电平容差为10%或20%。每个器件都具有推挽式高电平有效复位输出。 CAT1832还具有推挽式低电平有效复位输出。去抖动手动复位输入激活复位输出,并在释放后保持有效状态至少250 ms。还包括看门狗定时器重置因软件或硬件故障而停止的微处理器。可选择三个看门狗超时周期:150 ms,600 ms和1.2 sec。如果在看门狗超时周期结束前,输入未被选通为低电平,则复位信号将至少激活250 ms。 可选复位电压容差 - CAT1232LP for 5.0 V电源 - 用于3.3 V电源的CAT1832 可选看门狗周期:150 ms,600 ms或1.2 sec 两个复位输出 - 高电平有效推挽式复位输出 - 低电...

  信息 MC1455单片定时器电路是一种高度稳定的控制器,能够产生精确的时间延迟或振荡。如果需要,提供附加端子用于触发或重置。在延时模式下,时间由一个外部电阻和电容精确控制。为了稳定地作为振荡器工作,可以通过两个外部电阻和一个电容精确控制自由运行频率和占空比。该电路可以在下降波形上触发和复位,输出结构可以提供或吸收高达200 mA的电流或驱动TTL电路。 直接替换NE555定时器 从微秒到时间的定时小时 在稳定模式和单稳态模式下运行 可调节占空比 高电流输出可以输出或吸收200 mA 输出可以驱动TTL 温度稳定性为0.005%/°C 常开或常关输出 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...

  信息 MC1455单片定时器电路是一种高度稳定的控制器,能够产生精确的时间延迟或振荡。如果需要,提供附加端子用于触发或重置。在延时模式下,时间由一个外部电阻和电容精确控制。为了稳定地作为振荡器工作,可以通过两个外部电阻和一个电容精确控制自由运行频率和占空比。该电路可以在下降波形上触发和复位,输出结构可以提供或吸收高达200 mA的电流或驱动TTL电路。 直接替换NE555定时器 从微秒到时间的定时小时 在稳定模式和单稳态模式下运行 可调节占空比 高电流输出可以输出或吸收200 mA 输出可以驱动TTL 温度稳定性为0.005%/°C 常开或常关输出 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...

  信息描述 The LMC555 device is a CMOS version of the industry standard 555 series general-purpose timers. In addition to the standard package (SOIC, VSSSOP, and PDIP) the LMC555 is also available in a chip-sized package (8-bump DSBGA) using TI’s DSBGA package technology. The LMC555 offers the same capability of generating accurate time delays and frequencies as the LM555 but with much lower power dissipation and supply current spikes. When operated as a one-shot, the time delay is precisely controlled by a single external resistor and capacitor. In the astable mode the oscillation frequency and duty cycle are accurately set by two external resistors and one capacitor. The use of TI’s LMCMOS process extends both the frequency range and the low supply capability.特性Industry’s Fastest Astable Frequency of 3 MHz Available in Industrys Smallest 8-Bump DSBGA Package (1.43mm × 1.41mm) Less Than 1 mW Typical P...

  信息描述 TLC555 是一个使用 TI LinCMOS 工艺制造的单片定时电路。 定时器与 CMOS,TTL,和 MOS 逻辑电路完全兼容并且运行在高达 2MHz 的频率上。 由于它的高阻抗特性,这个器件使用的定时电容器比那些 NE555 所使用的电容器要小。 因此,可实现更加准确的时间延迟和振荡。 在整个电源电压范围内功耗较低。与 NE555 类似,TLC555 有一个约等于电源电压三分之一的触发电平以及一个约等于电源电压三分之二的阀值电平。 可使用控制电压端子 (CONT) 来改变这些电平。 当触发输入 (TRIG) 下降至低于触发电平的时候,触发器被设定并且输出变为高电平。 如果 TRIG 高于触发电平并且阀值输入 (THRES) 在阀值电平之上的话,触发器被复位并且输出为低电平。 复位输入 (RESET) 的优先级高于所有其它输入并且可被用来启动一个新的定时周期。 如果 RESET 为低电平,触发器被复位并且输出为低电平。 只要当输出为低电平,在放电端子 (DISCH) 和接地 (GND) 之间提供一个低阻抗路径。 所有未使用的输入应该被接至一个适当的逻辑电平来防止错误触发。当 CMOS 输出能够吸收超过 100mA 的电流并提供超过 10mA 电流时,...

  信息LM555是一个高度稳定的控制器,能够产生精确定时脉冲。 如果是单稳态运行,延时将由一个外部电阻和一个电容进行控制。 如果是稳态运行,频率和占空比将由两个外部电阻和一个电容进行精确控制。 高电流驱动能力(200mA) 可调占空比 0.005%/°C的温度稳定性 计时范围从微秒到小时 关闭时间少于2微秒 精密计时 脉冲发生 延时发生 连续定时

  信息 MC1455单片定时器电路是一种高度稳定的控制器,能够产生精确的时间延迟或振荡。如果需要,提供附加端子用于触发或重置。在延时模式下,时间由一个外部电阻和电容精确控制。为了稳定地作为振荡器工作,可以通过两个外部电阻和一个电容精确控制自由运行频率和占空比。该电路可以在下降波形上触发和复位,输出结构可以提供或吸收高达200 mA的电流或驱动TTL电路。 直接替换NE555定时器 从微秒到时间的定时小时 在稳定模式和单稳态模式下运行 可调节占空比 高电流输出可以输出或吸收200 mA 输出可以驱动TTL 温度稳定性为0.005%/°C 常开或常关输出 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...

  信息 MC14541B可编程定时器由一个16级二进制计数器,一个用于外部电容和两个电阻的集成振荡器,一个自动上电复位电路和输出控制逻辑。 通过接通电源初始化定时,然后启用上电复位并在指定的V 范围内初始化计数器。电源已打开时,可以施加外部复位脉冲。在释放初始复位命令时,振荡器将以外部RC网络确定的频率振荡。 16级计数器除以振荡器频率(f 与n级频率为f / 2 。 可用输出2 , 2 ,2 或2 正边沿时钟转换的增量 内置低功耗RC振荡器(+/- 处理时温度范围和+/- 20%电源精度为2%,+ / + 3%如果外部时钟可用,振荡器可能被旁路(对引脚3施加外部时钟) 外部主复位完全独立于自动复位操作 操作为2 分频器或单个转换定时器 Q / Qbar选择提供输出逻辑电平灵活性 复位(自动或主控)复位期间禁用振荡器以不提供有功功率耗散 时钟调理电路允许以非常慢的时钟上升和下降时间运行 自动复位在通电时初始化所有计数器 电源电压范围= 3.0 Vdc至18 Vdc,具有自动Res et Disabled(引脚5 = V ) 8.5 Vdc至18 Vdc,启用自动复位(引脚5 = V ) 可提供无铅封装* 电路图、引脚图和封装图...

  信息 MC14536B可编程定时器是一个24级二进制纹波计数器,可通过二进制代码选择16级。提供了片内RC振荡器或外部时钟的规定。包括一个包含脉冲型输出的片上单稳态电路。通过选择适当的计数器级和适当的输入时钟频率,可以实现各种定时。 24个触发器阶段 - 将从2计算 到2 最后16个阶段可通过四位选择代码选择 8 -Bypass输入允许绕过前八个阶段 设置和复位输入 时钟抑制和振荡器抑制输入 片上RC振荡器规定 片上单稳态输出规定 时钟调理电路允许长时间上升和下降时间操作 测试模式允许快速测试序列 电源电压范围= 3.0 Vdc至18 Vdc 能够在额定温度范围内驱动两个低功率TTL负载或一个低功率肖特基TTL负载 可提供无铅封装

  和特点 2.7V 至 38V 工作范围 (42V 绝对最大值) IQ = 20μA (工作模式);1.5μA (停机模式) 具自动模式切换功能的多模式降压-升压型充电泵 (2:1、1:1、1:2) 12V 至 5V 转换效率 = 81% IOUT 高达 500mA VOUT:固定的 3.3V、5V 或可调 (2.5V 至 5V) 超低 EMI 辐射 专为符合 ISO 26262 诊断覆盖要求的系统而设计 过热、过压和短路保护 工作结温:150°C (最大值) 具外部定时控制功能的 POR / 看门狗控制器 耐热性能增强型 16 引脚 MSOP 封装 产品详情 LTC®3246 是一款具集成化看门狗定时器的开关电容器降压-升压型 DC/DC 转换器。该器件可采用 2.7V 至 38V 输入产生一个稳定的输出 (3.3V、5V 或可调)。开关电容器分数转换用于在很宽的输入电压范围内保持调节作用。内部电路可自动选择转换比,从而在输入电压和负载条件变化的情况下实现效率的优化。不需要使用电感器。LTC3246 的复位时间和看门狗超时无需外部组件即可设定,或采用外部电容器进行调节。一种窗口模式看门狗功能用于高可靠性应用。复位输入可用于提供额外的电源监视或配置为一个按钮复位。低工作电流 (无负载时为 20μA,在停机模式中为 1.5μA) 和低外部...

  LTC3256 具看门狗定时器的宽 VIN 范围、双输出、350mA 降压型充电泵

  和特点 输入电压范围:5.5V 至 38V 单独使能的 5V 和 3.3V 固定输出 5V 输出:100mA (最大值) 3.3V LDO 输出:250mA (最大值) 具自动模式切换功能的多模式降压型充电泵 (2:1、1:1) 低静态电流 当两个输出均在调节时为 20μA (无负载) 在停机模式为 0.5μA 专为符合 ISO26262 标准的系统进行设计 1.1V 基准输出用于系统诊断 具可调定时的上电复位和看门狗控制器 在每个输出上提供过流故障保护 过热保护 150°C 最大工作结温 耐热性能增强型 16 引脚 MSOP 封装 产品详情 LTC®3256 是一款宽输入范围开关电容器降压型 DC/DC 转换器,其可产生两个稳定的输出:通过直接连接至充电泵输出产生 5V 输出,和通过一个低压差 (LDO) 线V 输出。该器件可提供高达 350mA 的总输出电流。在 12V VIN 和两个输出端上均承受最大负载的情况下,功率耗散比双路输出 LDO 稳压器解决方案减少了 2W 以上。LTC3256 通过在尽可能宽的工作范围内使充电泵运行于 2:1 模式以最大限度地提高效率,并由于 VIN 和负载情况而自动地按需切换至 1:1 模式。受控的输入电流和开关转换速率尽量地降低了传导和辐射 EMI。一个集成的...

  和特点 周期范围:1ms 至 9.5 小时利用上电或复位输入实现定时复位利用 1~3 个电阻器进行配置最大频率误差 1.5%可编程输出极性2.25V 至 5.5V 单电源操作55μA 至 80μA 电源电流 (2ms 至 9.5 小时时钟周期)500μs 启动时间CMOS 输出驱动器可供应 / 吸收 20mA 电流-55°C 至 125°C 工作温度范围可提供扁平 (高度仅 1mm) SOT-23 (ThinSOTTM) 封装和 2mm x 3mm DFN 封装 产品详情 LTC®6995 是一款硅振荡器,具有一个 1.024ms 至 9.54 小时 (29.1μHz 至 977Hz) 的可编程周期范围,专供长持续时间定时过程之用。LTC6995 隶属于 TimerBlox® 通用型硅定时器件系列。单个电阻器 RSET 负责设置 LTC6995 的内部主振荡器频率。输出时钟周期由该主振荡器和一个内部分频器 NDIV 来决定 (可编程至从 1 至 221 范围内的 8 个设定值)。当振荡时,LTC6995 产生一个 50% 占空比的方波输出。该器件提供了一种复位功能,用以停止主振荡器并清零内部分频器。取消复位将启动一个完整的输出时钟周期,这适用于可编程上电复位和看门狗定时器应用。LTC6995 具有两种复位功能版本。对于 LTC6995-1 复位输入为高电平有效,而对于 LTC...

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