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前言
今天来回顾一下四路抢答器的课程设计,理一理设计的思路要点,下面附上四路抢答器的电路图。
一、四路抢答器电路
电路构成:四路抢答器电路采用CD4511共阴极数码管显示译码器、74247共阳极数码管显示译码器、CD4532八线-三线优先编码器、74192异步可预置计数器、74175集成D触发器、CD4060 14位二进制串行计数器、7420二-四输入与非门以及7400四-二输入与非门构成
二、各芯片功能及作用
1,74175 (4D触发器)
- 1D~4D代表四位选手;
- 是主持人控制端,也是74175的清零端。主持人不按下禁止抢答;主持人按下,允许抢答;
- CP端:为了能够区分四位选手抢答的快慢,CP接入的频率要高,因此74175的CP端接入CD4060的Q5(Q5输出五次分频的时钟脉冲,);
2,74192倒计数
- 74192是可逆的十进制计数器,能够实现倒计时;
- 主持人控制74192的11引脚置数端(低电平有效)
1),实现预置数,DCBA-1001,显示数字‘9’,准备从‘9’秒开始倒计时
2),不预置数,倒计时开始,74192实现减法计数,DN端接入时钟脉冲CP(Q14-2Hz)上升沿触发,UP置1- 14引脚是清零端RD(高电平有效)RD=1清零,RD=0不清零(无效);
3,CD4060
- CD4060的作用:分频;
- 10和11引脚之间接晶振32768Hz就是2的15次方,这里选用Q14输出端为74192的DN端提供CP时钟脉冲信号(上升沿触发);
- 输出端Q14指代的意思是32768Hz经过14次分频,输出2Hz的时钟脉冲信号;
- CD4060的Q14(第3引脚)输出2Hz,怎么变为1Hz?只需再接一个2分频电路。
1)可以T触发器,T接1,实现翻转功能,2Hz输入时钟端,输出就是2分频后的1Hz。
2)可以JK触发器,J和K都接1,实现翻转功能,2Hz输入时钟端,输出也就是2分频后的1Hz。- 12引脚是清零端RD(高电平有效)RD=1清零,RD=0不清零(无效);
4, CD4532优先编码器
- I1~I4代表1~4号选手,I0、I5~I7要接低电平,为什么?
因为I5~I7的优先级高,尤其是I7优先级最高,如果不接0,会对I7进行编码;- I0端为什么不能悬空?
为I0端是输入端,悬空会对芯片有损害(用不到最好接低电平);- EI端是使能端,高电平有效,编码器才能开启,具有编码功能;
- GS端是编码标志位,GS=1表示正在编码,有选手抢答成功时输出1;
5,CD4511共阴、74247共阳数码管显示译码器
- CD4511是共阴数码管译码器;
- 74247是共阳数码管译码器;
- 5011A、5011B数码管,A表示共阴,B表示共阳,共阴数码管公共端接低电平,共阳数码管公共端接高电平;
- CD4511输出端a~g高电平有效,74247输出端a~g低电平有效;
- CD4511:这里采用不亮灯H,不灭灯H,不锁存L的接法
1)亮灯测试端,低电平有效;
2)灭灯测试端,低电平有效;
3)LE锁存端,高电平有效;- 74247:这里采用不亮灯H,和连接74192的接法;当时,灭灯L,消隐L(实现0消隐);当时,不亮H,不灭H,正常工作;
1)亮灯测试端,低电平有效;
2)灭灯测试端,低电平有效;
3)是0消隐端(灭0),低电平有效;- 1号选手抢答成功为什么显示9?
因为CD4511的D3接了高电平,输出1001;- 数码管和译码器之间的电阻是限流电阻,有保护数码管,防止电流过大烧坏数码管的作用,限流电阻选择范围330~680Ω左右;
三、四路抢答器功能实现
通过7400和7420与非门的逻辑进行控制;
- 主持人为0(没按下),74175清零不允许抢答,74192置数显示‘9’;主持人为1(按下),74175清零允许抢答,开始倒计时;
- 无选手抢答时,74175输出端~为高电平,有人抢答时(1D~4D有人抢答输入为1,1Q~4Q输出为1),74175输出端~为低电平。当有人抢答时,7420和7400与非门产生控制信号,控制74175的CP端(让CP端没有时钟脉冲,其他选手不允许抢答),并且共阴数码管显示抢答选手编号,同时控制74192的DN(CP)端(没有时钟脉冲,不允许倒计时),共阳数码管停在某个数(秒);
- 倒计时到‘0’时,无选手抢答,1D~4D输入为0,共阴数码管显示‘0’,共阳数码管显示‘0’,74192的借位输出端产生低电平,送到与非门中,利用与非门的作用,产生控制信号,控制74175的CP端,让CP无时钟脉冲,所有选手不允许抢答,控制74192的DN端,让DN无时钟脉冲,使74192到‘0’停止,0消隐,共阳数码管灭;
- 主持人没开始,和为0时,74175清零,74192预置数,选手不能抢答,共阴数码管显示‘0’,共阳数码管显示‘9’;