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八路扫描式抢答器 课程设计
& && &目 录第1节& &引 言 ……………………………………………………………………1& & 1.1&&抢答器的概述 ……………………………………………………………1
& & 1.2&&本设计主要任务 …………………………………………………………1
& & 1.3&&系统主要功能 ……………………………………………………………1
第2节& &系统硬件设计 ………………………………………………………32.1&&芯片的选择 ………………………………………………………………32.2&&工作原理 …………………………………………………………………32.3&&系统的硬件构成及功能 …………………………………………………32.3.1抢答器的电路图…………………………………………………………32.3.2单元电路设计 ……………………………………………………………52.3.3定时电路设计 ……………………………………………………………72.3.4报警电路设计 ……………………………………………………………7第3节& &系统软件设计 …………………………………………………………93.1&&系统主程序设计&&………………………………………………………93.2&&抢答器的源程序&&………………………………………………………9第4节&&技术指标及故障处理&&…………………………………………………204.1&&主要技术参数&&………………………………………………………204.2&&使用说明&&……………………………………………………………204.3&&常见故障&&……………………………………………………………21 结束语………………………………………………………………………22 参考文献 …………………………………………………………………………23
第1节&&引&&言当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。而现在的抢答器有着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场。本抢答器通过十分巧妙的设计仅用两块数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构清晰，成本低、制作方便等优点，并且还有防作弊功能。因此，我们制作了这款简易八路抢答器屏弃了成本高，体积大，而且操作复杂。我们采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，因而本抢答器具有显示直观，不需要人干预的特点。而且在显示时抢答器会发出叮咚声使效果更为生动。工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。1.1八路扫描式抢答器的概述
本文介绍的八路数显抢答器具有电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点，经使用效果良好, 具有较高的推广价值。无线遥控抢答器，它由8个发射器和1个接收器组成，可用于8组或8组以下的智力竞赛中。比赛前，将参赛组从0至7编号，每组发给对应的一个发射器。将接收器放于各组中央或前方。主持人按一下启动键后，抢答开始。此后，哪一组最先按下发射器上的抢答键，接收器就立即显示该组的组号并锁定，同时发出3次清脆的“叮咚”声。以后，按下任何一路抢答键均不起反映。只有主持人再次按动启动键后，才能进行下一次抢答该电路由直流稳压电源、抢答器、超时报警与电子计分四部分组成。1.2本设计任务及要求任务：设计一个供8名选手参加八路扫描式抢答器。1.3系统主要功能 每名选手有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，抢答器具有第一个抢答信号的鉴别和数据锁存、显示的功能。抢答开始后，若有选手按抢答按钮，刚该选手指示灯亮，并在数码管上显示相应编号，扬声器发出音响提示。同时，电路应具备自锁功能，禁止其他选手再抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清0 为止。抢答器具有计分、显示功能。预置分数可由主持人设定，并显示在每名选手的计分牌上，选手答对加10分，答错扣10分。抢答器具有定时抢答的功能。一次抢答的时间由主持人设定，在主持人发出抢答指令后，定时器立即进行减计时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂声响，声响时间持续0.5s左右。选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清0为止。
第2节& &系统硬件设计2.1芯片的选择
本设计使用到的元器件包括：8051芯片、数码LED显示器、七段LED数码管的译码。2.2工作原理
基于这个设计的上述要求，根据功能要求，须设计有抢答电路、译码显示电路、主持人控制电路、定时电路、报警电路，各个电路都有其自己的功能。通过复位按键FW，电路进入就绪状态，等待抢答。首先由主持人根据题目的难易程度，可以用“JIA SHI”和“JIAN SHA”两个按键，设定时间在（0S-99S）之间，然后再由主持人发布抢答命令（按下KS按键）同时发光二极管随即变亮，当看到二极管亮，进入倒计时状态和抢答状态。在电路中“S1-S8”为8路抢答器的8个按键，如果有人按下按键，程序就会判断是谁先按下的，然后从P2口输出抢答者号码的七段码值，经GAL16V8驱动，送到码管显示，并封锁键盘，保持刚才按键按下时刻的时间，禁止其他人按键的输入，从而实现了抢答的功能。如果在设定的时间中没有一个人按下按键，一到时间，则产生报警信号已经超时，不可以抢答。当要进行下一次的抢答时，由主持人先按一下复位按键FW，电路复位，进入下一次抢答的就绪状态。2.3系统的硬件构成及功能
2.3.1抢答器的电路框图
& && &如图11、1所示为电路框图。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11.1抢答器框图
图11.2抢答电路的接口电路
2.3.2 单元电路设计(1)抢答器电路& & 参考电路如图11.2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；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的 端均为0,4个触发器输出置0，使74LS148的 ＝0，使之处于工作状态。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，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为&5&。此外，1Q＝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的 此时由于仍为1Q＝1，使=1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，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。74LS148为8线－3线优先编码器，表11、1为其功能表。
图11.2抢答器电路表10.1　74LS148的功能真值表(2)时序控制电路设计时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下功能：
a.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人正常抢答工作状态。　　　　　　　　&&　　　　　　　　　　　　
b.当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。(3)复位电路的设计当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位*作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求，复位*作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，VCC掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。
2.3.3 定时电路设计为了达到抢答的合理性、完整性、可控性，需根据题目的难易程度的不同设定相应的抢答时间。所以本设计设置了抢答定时电路。它包括两个按键，一个是加（JIA SHI）、另一个是减（JIAN SHI），该两个按键由主持人用于在发布开始命令之前设定时间（可以设定在00S-99S），每按一下“JIA SHI”按键就会在原来的数字的基础上加上一，如果是按的“JIAN SHI”按键就会在原来的数值上减去一。图11.3可预置时间的定时电路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11、3所示。
2.3.4报警电路设计
报警电路用于报警，当遇到报警信号时，发出警报。一般喇叭是一种电感性
图11.4报警电路图。8051驱动喇叭的信号为各种频率的脉冲。因此，最简单的喇叭驱动方式就是利用达林顿晶体管，或者以两个常用的小晶体管连接成达林顿架势。在右图中电阻R为限流电阻，在此利用晶体管的高电流增益，以达到电路快速饱和的目的。不过，如果要由P0输出到此电路，还需要连接一个10K的上拉电阻。
选手在设定的时间内抢答时，实现：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*作&清除&和&开始&状态开关。图面是数字抢答器的报警电路图。
其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋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。
图11.4报警电路
第3节& &系统软件设计3.1系统主程序设计为了能够达到抢答的公平、公正、合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须先设定抢答的时间，所以应该得根据题目的难易程度事先设定时间，因而在编开始抢答前的程序得先编写设定时间的程序，在硬件电路中可以看到有两个按键（JIAN SHI 和 JIAN SHI）所以按下硬件的这两个按键相应的在软件进行对数据的加减。当时间设好了之后，主持人发布抢答命令按下KS按键同时二极管变亮，程序开始打开定时中断开始倒计时，然后调用键盘扫描子程序，编写键盘扫描程序。当在扫描到有人按下了键，马上关闭T0、调用显示程序、封锁键盘。3.2抢答器的源程序一、八路扫描式抢答器参考程序清单P1.0-P1.7为八路抢答输入 数码管段选P0口，位选P2口，蜂鸣器输出为P3.6口。P3.0为开始抢答，P3.7为停止。K EQU 20H;抢答开始标志位;将P1口与P2口互换，P3.0-P1.0,P3.1-P1.7
& && & RING EQU 22H;响铃标志位
& && & ORG 0000H
& && & AJMP MAIN
& && & ORG 0003H
& && & AJMP INT0SUB
& && & ORG 000BH
& && & AJMP T0INT
& && & ORG 0013H
& && & AJMP INT1SUB
& && & ORG 001BH
& && & AJMP T1INT
& && & ORG 0040H
MAIN:&&MOV R1,#0FH;初设抢答时间为15s
& && && & MOV R2,#0AH;初设答题时间为10s
& && && & MOV TMOD,#11H;设置未定时器/模式1
& && && & MOV TH0,#0F0H
& && &&&MOV TL0,#0FFH;越高发声频率越高,越尖
& && &&&MOV TH1,#3CH
& && &&&MOV TL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断
& && &&&SETB EA
& && &&&SETB ET0
& && &&&SETB ET1
& &&&SETB EX0
& &&&SETB EX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1
& && &&&CLR OK
& &&&CLR RING
& && && &SETB TR1
& && && &SETB TR0;一开始就运行定时器,以开始显示FFF.如果想重新计数,重置& && && &&&TH1/TL1就可以了；***查询程序***
START:MOV R5,#0BH
& && &MOV R4,#0BH
& && &MOV R3,#0BH
& && &ACALL DISPLAY;未开始抢答时候显示FFF
& && &JB P3.0,NEXT
& && &ACALL DELAY
& && &JB P3.0,NEXT;去抖动,如果&开始键&按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询
& && &ACALL BARK;按键发声
& && &MOV A,R1
&&& & MOV R6,A;送R1-&R6,因为R1中保存了抢答时间
& &&& SETB OK;抢答标志位,用于COUNT只程序中判断是否查询抢答
& &&& MOV R3,0AH;抢答只显示计时,灭号数
& && &AJMP COUNT;进入倒计时程序,&查询有效抢答的程序&在COUNT里面
NEXT: JNB P1.0,FALSE0
JNB P1.1,FALSE1
& && && &JNB P1.2,FALSE2
& && && &JNB P1.3,FALSE3
& && && &JNB P1.4,FALSE4
& && && &JNB P1.5,FALSE5
& && && &JNB P1.6,FALSE6JNB P1.7,FALSE7
& && && &AJMP START
；***非法抢答处理程序***FALSE0:& &ACALL BARK;按键发声
& && && & MOV R3,#00H
& && && & AJMP ERROR
FALSE1:& &ACALL BARK;按键发声
& && && & MOV R3,#01H
& && && & AJMP ERROR
FALSE2:& &ACALL BARK
& && && & MOV R3,#02H
& && && & AJMP ERROR
FALSE3:& &ACALL BARK
& && && & MOV R3,#03H
& && && & AJMP ERROR
FALSE4:& &ACALL BARK
& && && & MOV R3,#04H
& && && & AJMP ERROR
FALSE5:& &ACALL BARK
& && && & MOV R3,#05H
& && && & AJMP ERROR
FALSE6:& &ACALL BARK
& && && & MOV R3,#06H
& && && & AJMP ERROR；***INT0(抢答时间R1调整程序) ***
INT0SUB:&&MOV A,R1
& && && & MOV B,#0AH
& && && & DIV AB
& && && & MOV R5,A
& && && & MOV R4,B
& && && & MOV R3,#0AH
& && && & ACALL DISPLAY;先在两个时间LED上显示R1
& && && & JNB P3.4,INC0;P3.4为+1s键,如按下跳到INCO
& && && & JNB P3.5,DEC0;P3.5为-1s键,如按下跳到DECO
& && && & JNB P3.7,BACK0;P3.7为确定键,如按下跳到BACKO
& && && & AJMP INT0SUB
&&INC0:& &MOV A,R1
& && && & CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99了,R1就置0，重新& && & 加起。
& && && & MOV R1,#00H
& && && & ACALL DELAY1
& && && & AJMP INT0SUB
&&ADD0:& &INC R1
& && && & ACALL DELAY1
& && && & AJMP INT0SUB
&&DEC0:& &MOV A,R1
& && && & JZ SETR1;如果R1为0, R1就置99，
& && && & DEC R1
& && && & ACALL DELAY1
& && && & AJMP INT0SUB
SETR1:& & MOV R1,#63H
& && && & ACALL DELAY1
& && && & AJMP INT0SUB
BACK0:& & RETI ；***INT1(回答时间R2调整程序)***
& && && &INT1SUB:MOV A,R2
& && && &MOV B,#0AH
& && && &DIV AB
& && && &MOV R5,A
& && && &MOV R4,B
& && && &MOV R3,#0AH
& && && &ACALL DISPLAY
& && && &JNB P3.4,INC1
& && && &JNB P3.5,DEC1
& && && &JNB P1.7,BACK1
& && && &AJMP INT1SUB
INC1:& &MOV A,R2
& && && &CJNE A,#63H,ADD1
& && && &MOV R2,#00H
& && && &ACALL DELAY1
& && && &AJMP INT1SUB
&&ADD1:&&INC R2
& && && &ACALL DELAY1
& && && &AJMP INT1SUB
&&DEC1:&&MOV A,R2
& && && &JZ SETR2
& && && &DEC R2
& && && &ACALL DELAY1
& && && &AJMP INT1SUB
SETR2:&&MOV R2,#63H
& && && &ACALL DELAY1
& && && &AJMP INT1SUB
BACK1:&&RETI ；***倒计时程序(抢答倒计时和回答倒计时都跳到改程序)***
COUNT:&&MOV R0,#00H;重置定时器中断次数
& && && &MOV TH1,#3CH
& && &&&MOV TL1,#0B0H;重置定时器
RECOUNT:MOV A,R6;R6保存了倒计时的时间,之前先将抢答时间或回答时间给R6
& && &&&MOV B,#0AH
& && &&&DIV AB;除十分出个位/十位
& && &&&MOV 30H,A;十位存于(30H)
& && &&&MOV 31H,B;个位存于(31H)
& && &&&MOV R5,30H;取十位
& && &&&MOV R4,31H;取个位
& && &&&MOV A,R6
& && &&&SUBB A,#07H
& && &&&JNC LARGER;大于5s跳到LARGER,小于等于5s会提醒
& && &&&MOV A,R0
& && &&&CJNE A,#0AH,FULL;1s中0.5s向下运行
& && &&&CLR RING
& && &&&AJMP CHECK
FULL:& &CJNE A,#14H,CHECK;下面系1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计
& && &&&SETB RING
& && &&&MOV A,R6
& && &&&JZ QUIT;计时完毕
& && &&&MOV R0,#00H
& && &&&DEC R6;一秒标志减1
& && &&&AJMP CHECK
LARGER: MOV A,R0
& && &&&CJNE A,#14H,CHECK;如果1s向下运行,否者跳到查&停/显示&
& && &&&DEC R6;计时一秒R6自动减1
& && &&&MOV R0,#00H
CHECK:&&JNB P1.7,QUIT;如按下停止键退出
& && &&&ACALL DISPLAY
& && &&&JB OK,ACCOUT;如果是抢答倒计时,如是则查询抢答,否者跳过查询继续倒数(这里起到锁抢答作用)
& && &&&AJMP RECOUNT
ACCOUT: JNB P1.0,TRUE0JNB P1.1,TRUE1
& && & JNB P1.2,TRUE2
& && & JNB P1.3,TRUE3
& && & JNB P1.4,TRUE4
& && & JNB P1.5,TRUE5
& && & JNB P1.6,TRUE6JNB P1.7,TRUE7
& && & AJMP RECOUNT
QUIT:&&CLR OK;如果按下了&停止键&执行的程序
& && & CLR RING
& && & AJMP START
；***正常抢答处理程序***TRUE0: ACALL BARK; 按键发声
& && & MOV A,R2;抢答时间R2送R6
& && & MOV R6,A
& && & MOV R3,#00H
& && & CLR OK;因为答题的计时不再查询抢答,所以就锁了抢答
& && & AJMP COUNT
TRUE1: ACALL BARK;按键发声
& && & MOV A,R2
& && & MOV R6,A;抢答时间R2送R6
& && & MOV R3,#01H
& && & CLR OK;因为答题的计时不再查询抢答,所以就锁了抢答
& && & AJMP COUNT
TRUE2: ACALL BARK;
& && & MOV A,R2
& && & MOV R6,A
& && & MOV R3,#02H
& && & CLR OK
& && & AJMP COUNT
TRUE3: ACALL BARK;
& && & MOV A,R2
& && & MOV R6,A
& && & MOV R3,#03H
& && & CLR OK
& && & AJMP COUNT
TRUE4: ACALL BARK;
& && & MOV A,R2
& && &MOV R6,A
& && &MOV R3,#04H
& && &CLR OK
& && &AJMP COUNT
TRUE5:ACALL BARK;
& && &MOV A,R2
& && &MOV R6,A
& && &MOV R3,#05H
& && &CLR OK
& && &AJMP COUNT
TRUE6:ACALL BARK;
& && &MOV A,R2
& && &MOV R6,A
& && &MOV R3,#06H
& && &CLR OK
& && &AJMP COUNTTRUE7:ACALL BARK;
& && &MOV A,R2
& && &MOV R6,A
& && &MOV R3,#07H
& && &CLR OK
& && &AJMP COUNT；***犯规抢答程序***
ERROR: MOV R0,#00H
& && & MOV TH1,#3CH
& && & MOV TL1,#0B0H
& && & MOV 34H,R3;犯规号数暂存与(34H)
HERE:&&MOV A,R0
& && & CJNE A,#0AH,FLASH;0.5s向下运行-&灭并停响
& && & CLR RING
& && & MOV R3,#0AH
& && & MOV R4,#0AH
& && & MOV R5,#0AH;三灯全灭
& && & AJMP CHECK1
FLASH: CJNE A,#14H,CHECK1;下面系1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计
& && & SETB RING
& && &&&MOV R0,#00H
& && &&&MOV R3,34H;取回号数
& && &&&MOV R5,#0BH
& && &&&MOV R4,#0BH;显示FF和号数
& && &&&AJMP CHECK1
CHECK1: JNB P3.7,QUIT1
& && &&&ACALL DISPLAY
& && &&&AJMP HERE
QUIT1:&&CLR RING
& && &&&CLR OK
& && &&&AJMP START；***显示程序***
DISPLAY:MOV DPTR,#DAT1;查表显示程序,利用P0口做段选码口输出/P2低三位做位选码输出,
& && &&&MOV A,R5
& && &&&MOVC A,@A+DPTR
& && &&&MOV P2,#01H
& && &&&MOV P0,A
& && &&&ACALL DELAY
& && &&&MOV DPTR,#DAT2
& && &&&MOV A,R4
& && &&&MOVC A,@A+DPTR
& && &&&MOV P2,#02H
& && &&&MOV P0,A
& && &&&ACALL DELAY
& && &&&MOV A,R3
& && &&&MOVC A,@A+DPTR
& && &&&MOV P2,#04H
& && &&&MOV P0,A
& && &&&ACALL DELAY
& && & RET
DAT1:DB 00H,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H
；&灭&,&1&,&2&,&3&,&4&,&5&,&6&,&7&,&8&,&9&,&灭&,&F&
DAT2:DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H
；第一个为零,其他与上相同,因为十位如果为零显示熄灭；***加减时间延时(起到不会按下就加N个数)***DELAY1: MOV 35H,#08H
LOOP0:&&ACALL DISPLAY
& && &&&DJNZ 35H,LOOP0
& && &&&RET；延时(显示和去抖动用到)
DELAY:&&MOV 32H,#12H
LOOP:& &MOV 33H,#0AFH
LOOP1:&&DJNZ 33H,LOOP1
& && &&&DJNZ 32H,LOOP
& & RET；***发声程序***BARK:& &SETB RING
& && &&&ACALL DELAY1
& && &&&ACALL DELAY1
& && &&&CLR RING;按键发声
& && &&&RET；***TO溢出中断(响铃程序)***
T0INT:&&MOV TH0,#0ECH
& && &&&MOV TL0,#0FFH
& && &&&JNB RING,OUT;
& &&&　 CPL P3.6;RING标志位为1时候P3.6口不短取反使喇叭发出一定频率的声音
OUT:& & RETI；***T1溢出中断(计时程序) ***
T1INT:&&MOV TH1,#3CH
& && &&&MOV TL1,#0B0H
& && &&&INC R0
& && &&&RETI
& && &&&END
第4节 &&技术指标及故障处理4.1主要技术参数电源电压：交流220V±10% 工作功耗：交流5W
倒计时范围：1-99秒可设4.2抢答器使用说明开展竞赛活动时，请先布置好场地，将抢答按钮装于参赛桌上，每组按钮的二条线根据实际场地大小，连上合适长度，分别接到Ф3.5MM的组别插头上，然后再将插头插入机后插座中8个组中。(1) 开机
按电源开关，显示屏左边的&抢答&指示灯亮，数码管显示。(2) 设定&抢答&倒计时时间在显示屏左边的&抢答&指示灯亮，数码显示时，按&+、-&键可以设定抢答倒计时时间，在1-99秒之间设定，按住&+&或&-&键不放，可以快速累加或累减。设定好以后按一下&抢答计时&键。
(3) 设定&答题&倒计时时间
按一下&答题计时&键。显示屏显示&0&闪烁，进入等待状态。
(4) 测试各组抢答按键
　　试按一下各组的抢答按钮，应立即显示该组的组别数字，同时机内喇叭发出&叮咚&的提示音，按&取消&键，返回&0&闪烁状态。
(5) 启动抢答倒计时，开始抢答
　　&0&闪烁状态下，当主持人宣布抢答开始时，马上按一下&抢答计时&键，屏幕显示所设定的抢答倒计时时间并开始倒计时，提示倒计时时间马上临近结束。倒计时到0以后，仪器发出&叮咚&的结束提示音，同时显示屏返回&0&闪烁待命状态。
在&抢答&倒计时中，如果有参赛组抢答，仪器屏幕立即显示该组的组别号，同时发出&叮咚&的抢答成功提示音。需要返回&0&待命状态，按&取消&键即可。
(6) 启动答题倒计时
　　&0&闪烁状态下，或有参赛组抢答成功后,需要开始答题的计时时,按&答题计时&键，屏幕显示所设定的答题倒计时时间并开始倒计时，提示倒计时时间马上临近结束。倒计时到0以后，仪器发出&丁冬&的结束提示音，同时显示屏返回&0&闪烁待命状态。
(7) 提前取消倒计时
　　无论是&抢答&还是&答题&的倒计时时间，需要提前退出，只要按一下&取消&键，即可返回到&0&闪烁待命状态。
(8) 重设倒计时时间
　　需要重新设置倒计时时间,可按&倒计时重设&键，屏幕显示。左边&抢答计时&指示灯点亮，即可重新设定倒计时时间,设定方法与前面相同。
(9) 主机控制加/减分
　　答题完毕后，可给抢答组酌情评分,加分直接按对应抢答组再按预设的分数进行加减即可(预设有1分和10分),每按一次&得分&或&扣分&键,给加或减5分, 如主持人评定抢答有误,应于扣分,则可按上述方法 按&扣分&键,本屏将显示扣分分数, 如&- 10&；如果操作有误,多按了&得分&键或&扣分&键,也可用按相反的计分键来修改分数。
(10) 违规抢答
　　当主持人读题过程中，而未宣布抢答开始时按下抢答按钮。主显示屏将显示该违规组号，及发出提示音。及该组的红灯亮起。4.3常见故障开机无显示解决办法： A、查电源插座是否插好；
B、仪器后板的保险丝是否烧断；
C、 &POWER&开关是否有接触不良。
结束语　　首先，我坦白地和老师说这篇不是完全我自己写的。我是通过网上和书上查询结合起来写的。说实话，一开始真的很苦恼，我不知道从何写起，而且老师又说这个和成绩联系一起。第一次尝试写这方面的应用设计论文，无从下手的我，甚至想过放弃，也怪老师为什么要为难我们。但是最后想到«比尔﹒盖茨给青年人的19个忠告»那本书里写着：志向、信念与目标是人生卓越的基石，要追求成败就不要害怕失败。仔细想想自己怎么能被一篇论文而退缩呢？不去尝试我就永远不会写，永远不会进步，永远只能被困难吓倒。在写这篇文章中，我明白老师的苦心，是想锻炼我们，面对以后的毕业设计能得到更大的提高与进步。老师，对于当初的想法我表示抱歉，也同时衷心感谢老师对我们关心和鼓励。虽然文章中有很多不足，但是在学习的过程中苦中带甜，而且巩固了很多软件学习。这次学习给我留下了深刻的印象，使我受益匪浅。而且对于论文的总体构思也有了很多经验，相信自己经过这一次的训练与学习，对于今后会更加努力，做得最好。这个八路扫描式抢答器，如果采用进口单片机主控，响应迅速，判别精确。带大屏幕显示屏，高亮管数字显示抢答的组别号、倒计时时间。可以分辨正常抢答与偷答的情况，并会发出两种不同的声音提示。可分别设定抢答、答题两种不同的倒计时时间。倒计时启动后屏幕有数字显示，倒计时结束后有&叮咚&声音提示。每组可带大屏幕分数显示,组分结果一目了然。流线型外壳，精美时尚。直接进行加减分,全场观众共参与。灯光提示,结果更明确。广泛适用于学校、教育部门、企事业工会组织、工厂公司、俱乐部等单位组织举办各种知识、技能竞赛及文娱活动时作抢答之用。
参考文献：[1] 张伟，《单片机原理及应用》，机械工业出版社，2005[2] 张鑫，《单片机原理及应用》，电子工业出版社，2005[3] 曹国清，《数学电路与逻辑设计》中国矿业大学出版社，2004[4] 任致程，《经典集成电路400例》机械工业出版社，2002[5] 薛栋梁，《单片机原理及应用》，中国水利水电出版社，2001[6] 吴金戎,沈庆阳等，《8051单片机实践与应用》，清华大学出版社，2001[7] 谢筑森,张辉等，《单片机开发与典型应用设计》，中国科学技术大学出版社，1997
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四人竞赛抢答器{有完整原理图](一)
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竞赛抢答器
竞赛抢答器
竞赛抢答器&
&O&设计一个供四人参赛的抢答器，能准确分辨、记录第一个有效按下抢答键者，并用声、光指示；&
&O&主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用。主持人宣布抢答开始时，按开始键，抢答开始，同时启动计时器计时；&
&O&计时器计时采用倒计数的方式，以加强现场气氛，增加紧迫感。若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答，以免冷场。倒计数定时器的时间可以随意预置；&
&O&每组有一个计分器。从预置的100分开始，由主持人控制。答对者加10分，答错则扣10分。&
拓展要求：&
&O&具有较强的扩展性。&
&O&用无线的方式实现抢答。&
设计提示：&
&O&关键是要存住第一抢答者的信息，并阻断以后抢答者的信号。可用集成的多组触发器或锁存器辅以逻辑门实现（例如用TTL电路的74373，CMOS电路的14599等)；&
&O&加减计分可以用十进制的可逆计数器完成，个位不变，仅十位以上参与加减；&
&O&倒计时可用减法计数器完成；&
&O&各单元电路分别设计、调试，最后合成。&
关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛。&
在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。&&
这次设计的智力竞赛抢答器，主要是由三个部分构成：一个是由几个D触发器的构成的用于抢答的部分，一个是由几个JK触发器和74LS4511构成用于倒计时，另外一部分则是由两个74190构成的一个可逆计数器，即计分器。&
2.总体方案设计2.总体方案设计 2.1&方案比较： 以下设计的是智力抢答器的方案流程图：&
抢答器主要是由四个三极管、和四个D触发器以及四个或非门构成，其中三极管是与主持人一起配合使用，用来控制是否开始抢答，当主持人将开关接地时，三极管截至，此时三极管可以当作一个二极管使用当有选手抢答时就通过三极管将信号传送给D触发器，D触发器在将信号传送给或非门并将其他选手锁存，同时将信号送给发光二极管与喇叭。&
其工作原理是当主持人按下抢答开关时，选手能进行抢答。当有选手抢&
时，抢答信号就通过三极管传入D触发器，并且最先收到抢答信息的D触发器送出一个反馈信号将其余三位选手的信号封锁。当选手回答完毕问题时，主持人启动计分器，并且给该选手加上或减去分数。计分器通过译码器将信号传送给一数码管显示出来。&
方案二的抢答器则主要是由四个RS触发器，一个74LS48以及一个优先编码器74LS148构成，其中四个RS触发器的输出接74LS48，74LS48在接数码管，R端接5V电源其如图&
S端接74LS48连接选手的输入信号，当主持人将开关接通时，RS触发器的R端为低电平，输出端也全部为低电，选手不能抢答。当断开时，RS触发器处于工作状态中，当有选手抢答时，信号输入S端，并且锁定其他选手。
2.2方案论证及选择 通过以上两种方案的比较可知，方案一的设计是每当有选手抢答成功时，都会有声光伴随，而且是具体到每一位，给人直观的感觉。方案二的设计则是用一个数码显示器显示抢答成功者的号码，与第一个相比显得不能让人一下就反映过来谁是抢答成功者；另外方案一更加的简洁、易行，而且使用到的元器件也都是我们所常用到的一些元件比如：555，74LS148以及开关&二极管&电容&电的电路与方案二比较显得更简单、明了。
这样就是就选择第一种方案。
3.单元模块设计& 3.单元模块设计& &&&此部分主要是详细介绍该智力抢答器各个组成模块，以及各模块的器件组成以及相应的功能。此智力竞赛抢答器由三部分组成：抢答器、计时器以及计分器。下面就依次介绍各组成部分的设计方法，功能等。
3.1抢答器电路 3.1抢答器电路 这个抢答器设计成可供四个人抢答使用，它的组成器件有：四个三极管、&四个D触发器（74LS74）、四个或非门以及用于起提示作用的发光二极管和扬声器。电路图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6388.png" width="600" height="502" />&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图3.1&&抢答器
其工作原理如下：
当主持人将开关拨至接通状态时，这样三极管处于截至状态，使选手无法抢答，整个抢答器处于被锁定状态，当主持人将开关断开时，三极管的集电极接高电平，这样三极管处于导通状态，当选手有抢答信号输入时可以通过三极管将信号传送给D触发器，而D触发器的作用则是判断选手的信号，并锁住其他选手的信号传入。
首先，对于三极管的工作原理，主要是巧妙的利用了它的基极和集电极的电压关系来使三极管截至或导通即利用了三极管的开关作用。 晶体三极管的电流放大作用&。
晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。&
晶体三极管的三种工作状态&
截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。&
饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。&
其次，而D触发器的的构成原件见下图： &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-24273.png" width="417" height="198" /> &
图3.2&&D触发器 &
此D触发器又叫维持――阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a&和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理： &
Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6271.png" width="13" height="23" />且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10262.png" width="17" height="26" />=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下： &
①、CP=0时，与非门c和g&封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26652.png" width="18" height="22" />，g=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11672.png" width="17" height="26" />=D。600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5805.png" width="15" height="26" /> &
②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。=&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4161.png" width="17" height="26" />=D，e=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-8378.png" width="15" height="26" />=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25756.png" width="18" height="22" />。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。 &
③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12865.png" width="10" height="21" />&&&&&&&&&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-20963.png" width="13" height="23" />600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-7164.png" width="76" height="29" /> &
表3.1&&&D触发器真值表 &
通过对D触发器的解释，可以大致看出该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。当主持人宣布开始抢答时，将开关S1断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。 &
3.2计时器电路 &
3.2计时器电路 &
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由3个JK触发器构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码管连接成的，用于显示时间，器构成图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21227.png" width="624" height="587" /> &
图3.3&&&计时器电路图 &
下面分别介绍各个部分的组成器件以及功能。 &
3.2.1&&555定时器 &
3.2.1&&555定时器 &
&&&555定时器内部结构的简化原理图如下，它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT以及缓冲器G&组成。 &
定时器的主要功能取决于比较器的输出控制RS触发器和放电BJT&T的状态。图中Rd为复位输入端，当Rd为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出Vo为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4146.png" width="497" height="299" /> &
图3.4&&&555结构原理图 &
由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端Vo为低电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出高电平,比较器C2输出输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管截止，输出端Vo为高电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，基本RS触发器R=1、S=1，触发器状态不变，电路以保持原状态不变。
表3.2&&&555功能表 &
阀值输入（VI1） &
出发输入（VI2） &
复位（Rd） &
输出（Vo&） &
3.2.2减法计数器 &
3.2.2减法计数器 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31709.png" width="553" height="261" /> &
图3.5&&&JK倒计时器电路图
其次，而D触发器的的构成原件见下图： &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-24273.png" width="417" height="198" /> &
图3.2&&D触发器 &
此D触发器又叫维持――阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a&和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理： &
Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6271.png" width="13" height="23" />且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10262.png" width="17" height="26" />=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下： &
①、CP=0时，与非门c和g&封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26652.png" width="18" height="22" />，g=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11672.png" width="17" height="26" />=D。600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5805.png" width="15" height="26" /> &
②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。=&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4161.png" width="17" height="26" />=D，e=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-8378.png" width="15" height="26" />=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25756.png" width="18" height="22" />。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。 &
③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12865.png" width="10" height="21" />&&&&&&&&&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-20963.png" width="13" height="23" />600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-7164.png" width="76" height="29" /> &
表3.1&&&D触发器真值表 &
通过对D触发器的解释，可以大致看出该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。当主持人宣布开始抢答时，将开关S1断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。 &
3.2计时器电路 &
3.2计时器电路 &
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由3个JK触发器构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码管连接成的，用于显示时间，器构成图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21227.png" width="624" height="587" /> &
图3.3&&&计时器电路图 &
下面分别介绍各个部分的组成器件以及功能。 &
3.2.1&&555定时器 &
3.2.1&&555定时器 &
&&&555定时器内部结构的简化原理图如下，它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT以及缓冲器G&组成。 &
定时器的主要功能取决于比较器的输出控制RS触发器和放电BJT&T的状态。图中Rd为复位输入端，当Rd为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出Vo为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4146.png" width="497" height="299" /> &
图3.4&&&555结构原理图 &
由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端Vo为低电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出高电平,比较器C2输出输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管截止，输出端Vo为高电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，基本RS触发器R=1、S=1，触发器状态不变，电路以保持原状态不变。
表3.2&&&555功能表 &
阀值输入（VI1） &
出发输入（VI2） &
复位（Rd） &
输出（Vo&） &
3.2.2减法计数器 &
3.2.2减法计数器 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31709.png" width="553" height="261" /> &
图3.5&&&JK倒计时器电路图
首先，对于三极管的工作原理，主要是巧妙的利用了它的基极和集电极的电压关系来使三极管截至或导通即利用了三极管的开关作用。 晶体三极管的电流放大作用&。
晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。&
晶体三极管的三种工作状态&
截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。&
饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。&
其次，而D触发器的的构成原件见下图： &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-24273.png" width="417" height="198" /> &
图3.2&&D触发器 &
此D触发器又叫维持――阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a&和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理： &
Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6271.png" width="13" height="23" />且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10262.png" width="17" height="26" />=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下： &
①、CP=0时，与非门c和g&封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26652.png" width="18" height="22" />，g=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11672.png" width="17" height="26" />=D。600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5805.png" width="15" height="26" /> &
②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。=&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4161.png" width="17" height="26" />=D，e=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-8378.png" width="15" height="26" />=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25756.png" width="18" height="22" />。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。 &
③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12865.png" width="10" height="21" />&&&&&&&&&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-20963.png" width="13" height="23" />600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-7164.png" width="76" height="29" /> &
表3.1&&&D触发器真值表 &
通过对D触发器的解释，可以大致看出该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。当主持人宣布开始抢答时，将开关S1断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。 &
3.2计时器电路 &
3.2计时器电路 &
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由3个JK触发器构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码管连接成的，用于显示时间，器构成图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21227.png" width="624" height="587" /> &
图3.3&&&计时器电路图 &
下面分别介绍各个部分的组成器件以及功能。 &
3.2.1&&555定时器 &
3.2.1&&555定时器 &
&&&555定时器内部结构的简化原理图如下，它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT以及缓冲器G&组成。 &
定时器的主要功能取决于比较器的输出控制RS触发器和放电BJT&T的状态。图中Rd为复位输入端，当Rd为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出Vo为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4146.png" width="497" height="299" /> &
图3.4&&&555结构原理图 &
由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端Vo为低电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出高电平,比较器C2输出输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管截止，输出端Vo为高电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，基本RS触发器R=1、S=1，触发器状态不变，电路以保持原状态不变。
表3.2&&&555功能表 &
阀值输入（VI1） &
出发输入（VI2） &
复位（Rd） &
输出（Vo&） &
3.2.2减法计数器 &
3.2.2减法计数器 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31709.png" width="553" height="261" /> &
图3.5&&&JK倒计时器电路图
其次，而D触发器的的构成原件见下图： &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-24273.png" width="417" height="198" /> &
图3.2&&D触发器 &
此D触发器又叫维持――阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a&和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理： &
Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6271.png" width="13" height="23" />且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10262.png" width="17" height="26" />=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下： &
①、CP=0时，与非门c和g&封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26652.png" width="18" height="22" />，g=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11672.png" width="17" height="26" />=D。600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5805.png" width="15" height="26" /> &
②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。=&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4161.png" width="17" height="26" />=D，e=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-8378.png" width="15" height="26" />=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25756.png" width="18" height="22" />。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。 &
③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12865.png" width="10" height="21" />&&&&&&&&&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-20963.png" width="13" height="23" />600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-7164.png" width="76" height="29" /> &
表3.1&&&D触发器真值表 &
通过对D触发器的解释，可以大致看出该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。当主持人宣布开始抢答时，将开关S1断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。 &
3.2计时器电路 &
3.2计时器电路 &
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由3个JK触发器构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码管连接成的，用于显示时间，器构成图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21227.png" width="624" height="587" /> &
图3.3&&&计时器电路图 &
下面分别介绍各个部分的组成器件以及功能。 &
3.2.1&&555定时器 &
3.2.1&&555定时器 &
&&&555定时器内部结构的简化原理图如下，它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT以及缓冲器G&组成。 &
定时器的主要功能取决于比较器的输出控制RS触发器和放电BJT&T的状态。图中Rd为复位输入端，当Rd为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出Vo为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4146.png" width="497" height="299" /> &
图3.4&&&555结构原理图 &
由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端Vo为低电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出高电平,比较器C2输出输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管截止，输出端Vo为高电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，基本RS触发器R=1、S=1，触发器状态不变，电路以保持原状态不变。
表3.2&&&555功能表 &
阀值输入（VI1） &
出发输入（VI2） &
复位（Rd） &
输出（Vo&） &
3.2.2减法计数器 &
3.2.2减法计数器 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31709.png" width="553" height="261" /> &
图3.5&&&JK倒计时器电路图
方案二的抢答器则主要是由四个RS触发器，一个74LS48以及一个优先编码器74LS148构成，其中四个RS触发器的输出接74LS48，74LS48在接数码管，R端接5V电源其如图&
S端接74LS48连接选手的输入信号，当主持人将开关接通时，RS触发器的R端为低电平，输出端也全部为低电，选手不能抢答。当断开时，RS触发器处于工作状态中，当有选手抢答时，信号输入S端，并且锁定其他选手。
2.2方案论证及选择 通过以上两种方案的比较可知，方案一的设计是每当有选手抢答成功时，都会有声光伴随，而且是具体到每一位，给人直观的感觉。方案二的设计则是用一个数码显示器显示抢答成功者的号码，与第一个相比显得不能让人一下就反映过来谁是抢答成功者；另外方案一更加的简洁、易行，而且使用到的元器件也都是我们所常用到的一些元件比如：555，74LS148以及开关&二极管&电容&电的电路与方案二比较显得更简单、明了。
这样就是就选择第一种方案。
3.单元模块设计& 3.单元模块设计& &&&此部分主要是详细介绍该智力抢答器各个组成模块，以及各模块的器件组成以及相应的功能。此智力竞赛抢答器由三部分组成：抢答器、计时器以及计分器。下面就依次介绍各组成部分的设计方法，功能等。
3.1抢答器电路 3.1抢答器电路 这个抢答器设计成可供四个人抢答使用，它的组成器件有：四个三极管、&四个D触发器（74LS74）、四个或非门以及用于起提示作用的发光二极管和扬声器。电路图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6388.png" width="600" height="502" />&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图3.1&&抢答器
其工作原理如下：
当主持人将开关拨至接通状态时，这样三极管处于截至状态，使选手无法抢答，整个抢答器处于被锁定状态，当主持人将开关断开时，三极管的集电极接高电平，这样三极管处于导通状态，当选手有抢答信号输入时可以通过三极管将信号传送给D触发器，而D触发器的作用则是判断选手的信号，并锁住其他选手的信号传入。
首先，对于三极管的工作原理，主要是巧妙的利用了它的基极和集电极的电压关系来使三极管截至或导通即利用了三极管的开关作用。 晶体三极管的电流放大作用&。
晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。&
晶体三极管的三种工作状态&
截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。&
饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。&
其次，而D触发器的的构成原件见下图： &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-24273.png" width="417" height="198" /> &
图3.2&&D触发器 &
此D触发器又叫维持――阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a&和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理： &
Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6271.png" width="13" height="23" />且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10262.png" width="17" height="26" />=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下： &
①、CP=0时，与非门c和g&封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26652.png" width="18" height="22" />，g=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11672.png" width="17" height="26" />=D。600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5805.png" width="15" height="26" /> &
②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。=&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4161.png" width="17" height="26" />=D，e=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-8378.png" width="15" height="26" />=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25756.png" width="18" height="22" />。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。 &
③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12865.png" width="10" height="21" />&&&&&&&&&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-20963.png" width="13" height="23" />600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-7164.png" width="76" height="29" /> &
表3.1&&&D触发器真值表 &
通过对D触发器的解释，可以大致看出该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。当主持人宣布开始抢答时，将开关S1断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。 &
3.2计时器电路 &
3.2计时器电路 &
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由3个JK触发器构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码管连接成的，用于显示时间，器构成图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21227.png" width="624" height="587" /> &
图3.3&&&计时器电路图 &
下面分别介绍各个部分的组成器件以及功能。 &
3.2.1&&555定时器 &
3.2.1&&555定时器 &
&&&555定时器内部结构的简化原理图如下，它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT以及缓冲器G&组成。 &
定时器的主要功能取决于比较器的输出控制RS触发器和放电BJT&T的状态。图中Rd为复位输入端，当Rd为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出Vo为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4146.png" width="497" height="299" /> &
图3.4&&&555结构原理图 &
由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端Vo为低电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出高电平,比较器C2输出输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管截止，输出端Vo为高电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，基本RS触发器R=1、S=1，触发器状态不变，电路以保持原状态不变。
表3.2&&&555功能表 &
阀值输入（VI1） &
出发输入（VI2） &
复位（Rd） &
输出（Vo&） &
3.2.2减法计数器 &
3.2.2减法计数器 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31709.png" width="553" height="261" /> &
图3.5&&&JK倒计时器电路图
其次，而D触发器的的构成原件见下图： &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-24273.png" width="417" height="198" /> &
图3.2&&D触发器 &
此D触发器又叫维持――阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a&和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理： &
Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6271.png" width="13" height="23" />且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10262.png" width="17" height="26" />=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下： &
①、CP=0时，与非门c和g&封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26652.png" width="18" height="22" />，g=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11672.png" width="17" height="26" />=D。600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5805.png" width="15" height="26" /> &
②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。=&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4161.png" width="17" height="26" />=D，e=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-8378.png" width="15" height="26" />=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25756.png" width="18" height="22" />。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。 &
③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12865.png" width="10" height="21" />&&&&&&&&&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-20963.png" width="13" height="23" />600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-7164.png" width="76" height="29" /> &
表3.1&&&D触发器真值表 &
通过对D触发器的解释，可以大致看出该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。当主持人宣布开始抢答时，将开关S1断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。 &
3.2计时器电路 &
3.2计时器电路 &
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由3个JK触发器构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码管连接成的，用于显示时间，器构成图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21227.png" width="624" height="587" /> &
图3.3&&&计时器电路图 &
下面分别介绍各个部分的组成器件以及功能。 &
3.2.1&&555定时器 &
3.2.1&&555定时器 &
&&&555定时器内部结构的简化原理图如下，它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT以及缓冲器G&组成。 &
定时器的主要功能取决于比较器的输出控制RS触发器和放电BJT&T的状态。图中Rd为复位输入端，当Rd为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出Vo为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4146.png" width="497" height="299" /> &
图3.4&&&555结构原理图 &
由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端Vo为低电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出高电平,比较器C2输出输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管截止，输出端Vo为高电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，基本RS触发器R=1、S=1，触发器状态不变，电路以保持原状态不变。
表3.2&&&555功能表 &
阀值输入（VI1） &
出发输入（VI2） &
复位（Rd） &
输出（Vo&） &
3.2.2减法计数器 &
3.2.2减法计数器 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31709.png" width="553" height="261" /> &
图3.5&&&JK倒计时器电路图
首先，对于三极管的工作原理，主要是巧妙的利用了它的基极和集电极的电压关系来使三极管截至或导通即利用了三极管的开关作用。 晶体三极管的电流放大作用&。
晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。&
晶体三极管的三种工作状态&
截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。&
饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。&
其次，而D触发器的的构成原件见下图： &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-24273.png" width="417" height="198" /> &
图3.2&&D触发器 &
此D触发器又叫维持――阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a&和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理： &
Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6271.png" width="13" height="23" />且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10262.png" width="17" height="26" />=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下： &
①、CP=0时，与非门c和g&封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26652.png" width="18" height="22" />，g=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11672.png" width="17" height="26" />=D。600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5805.png" width="15" height="26" /> &
②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。=&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4161.png" width="17" height="26" />=D，e=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-8378.png" width="15" height="26" />=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25756.png" width="18" height="22" />。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。 &
③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12865.png" width="10" height="21" />&&&&&&&&&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-20963.png" width="13" height="23" />600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-7164.png" width="76" height="29" /> &
表3.1&&&D触发器真值表 &
通过对D触发器的解释，可以大致看出该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。当主持人宣布开始抢答时，将开关S1断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。 &
3.2计时器电路 &
3.2计时器电路 &
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由3个JK触发器构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码管连接成的，用于显示时间，器构成图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21227.png" width="624" height="587" /> &
图3.3&&&计时器电路图 &
下面分别介绍各个部分的组成器件以及功能。 &
3.2.1&&555定时器 &
3.2.1&&555定时器 &
&&&555定时器内部结构的简化原理图如下，它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT以及缓冲器G&组成。 &
定时器的主要功能取决于比较器的输出控制RS触发器和放电BJT&T的状态。图中Rd为复位输入端，当Rd为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出Vo为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4146.png" width="497" height="299" /> &
图3.4&&&555结构原理图 &
由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端Vo为低电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，比较器C1输出高电平,比较器C2输出输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管截止，输出端Vo为高电平。 &
当VI1&2/3Vcc，VI2&1/3Vcc时，基本RS触发器R=1、S=1，触发器状态不变，电路以保持原状态不变。
表3.2&&&555功能表 &
阀值输入（VI1） &
出发输入（VI2） &
复位（Rd） &
输出（Vo&） &
3.2.2减法计数器 &
3.2.2减法计数器 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31709.png" width="553" height="261" /> &
图3.5&&&JK倒计时器电路图
其次，而D触发器的的构成原件见下图： &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-24273.png" width="417" height="198" /> &
图3.2&&D触发器 &
此D触发器又叫维持――阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a&和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理： &
Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6271.png" width="13" height="23" />且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-10262.png" width="17" height="26" />=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下： &
①、CP=0时，与非门c和g&封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-26652.png" width="18" height="22" />，g=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11672.png" width="17" height="26" />=D。600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5805.png" width="15" height="26" /> &
②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。=&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4161.png" width="17" height="26" />=D，e=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-8378.png" width="15" height="26" />=600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25756.png" width="18" height="22" />。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。 &
③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。 &
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12865.png" width="10" height="21" />&&&&&&&&&600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-20963.png" width="13" height="23" />600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-7164.png" width="76" height="29" /> &
表3.1&&&D触发器真值表 &
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3.2计时器电路 &
3.2计时器电路 &
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由3个JK触发器构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码管连接成的，用于显示时间，器构成图如下：600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21227.png" width="624" height="587" /> &
图3.3&&&计时器电路图 &
下面分别介绍各个部分的组成器件以及功能。 &
3.2.1&&555定时器 &
3.2.1&&555定时器 &
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定时器的主要功能取决于比较器的输出控制RS触发器和放电BJT&T的状态。图