《具有定时功能的八路数显抢答器的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《具有定时功能的八路数显抢答器的设计（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、具有定时功能的八路呼叫器的设计一 摘要: 本文介绍了一种用 74 系列常用集成电路设计的数码显示八路呼叫器的电路组成、设计思路及功能。该呼叫器除具有基本的呼叫功能外，还具有定时、计时和报警功能。工作人通过时间预设开关预设供呼叫的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人呼叫，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人呼叫，则系统中的蜂鸣器将发响。 关键词: 八路, 呼叫器, 设计,定时，计时，呼叫 Abstract： In this paper, the electric circuit and designing thought of an answering racer based on
2、 the common-used series of 74 IC with 8-wire is introduced, and its function is also described. The answering races function includes timing, counting, and alarming, besides the basic function of an answering racer. The host sets the provided time for the answering race through the time-setting swit
3、ch, after this the system will count down the time automatically. If anybody answer the question on time, the counting of time will stop; If nobody answer the question on time, the alarm will give out some sound, helping the host know the race in this turn is of no use, so the function of alarming i
4、s achieved. Keywords: 8-wire, answering racer, design, timing, counting, alarming 引言： 本设计的目的是为了做一个八路呼叫器，主要的应用的场所是在医院中。随着医疗水平的提高，病人对医护人员的要求也在提高。作为病人而言希望当自己有需要的是能够及时得到护理，而本设计的目的就是将病人的需求信息及时的通知给医护人员，这样即减轻医护人员的负担同时又可以达到医护的实时性，促进人性化管理，提高医护水平，更好的为病人提供服务。本设计的实现很简单，可以将本设计中的按键安装在不同病人的病床旁边，然后通过导线汇总在医护室里，当有病人按
5、下需要医护按键时，通过编码电路产生与病床相对用的编码，而后通过锁存器将编码信息锁存起来，接下来一方面将锁存的编码通过译码电路产生相应的译码在数码管上显示呼叫的病床号，同时产生触发信号触发单稳态电路使其产生暂稳态输出一段脉冲信号，脉冲信号再输入到手动控制和报警电路中，改变多谐振荡器的输出，进而驱动喇叭工作，作用就是及时通知医护人员有病人需要医护，同时通过数码管可以准确的向医护人员显示病人的床位。医护人员可以通过控制按钮来解除喇叭的工作。本设计的一大特色是应用了优先编码器，可以根据病人需要医护的程度的不同，事先在安排病床时作出区分。当有两个以上病人按下医护按键时，通过优先编码器将优先显示要求医护程
6、度高的病人的病床号。本设计是基于数字电路完成其功能的，所用到的器件除优先编码器 74LS148 外全部为数电课本讲述过的。二、设计任务及系统功能简介 1.基本功能： （1） 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8 个按钮 S0 S7表示。（2） 设置一个系统清除和抢答控制开关 S，该开关由主持人控制。（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，扬声器发出声响提示，并在 DPY_7-SEG 七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 2.扩展功能： （1） 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主
7、持人设定（如 30 秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。 （2） 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。在这段（3） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示 00。 三、实现的原理与电路 1数字抢答器总体方框图如图 1 所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，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
8、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。总体框图 图 12单元电路设计(1) 抢答器电路设计电路如图 2 所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。该电路主要完成两个功能：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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关 S 置于清除端时，RS 触发器的 R、S 端均为 0，4 个触发器输出置 0，使 74LS148 的优先编码工作标志
9、端（图中 5 号端）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，当有选手将抢答按键按下时（如按下 S5），74LS148 的输出经 RS 锁存后，CTR=1,RBO(图中 4 端) =1,七段显示电路 74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR，使 74LS148 优先编码工作标志端（图中 5 号端），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 CTR，使优先编码工作标志端（图中 5 号端），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
10、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 1 为其功能表。表一(2) 定时电路原理及设计：该部分主要由 555 定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器 74LS192 减法计数电路、74LS48 译码电路和 2 个 7 段数码管即相关电路组成。具体电路如图 3 所示。两块 74LS192 实现减法计数，通过译码电路74LS48 显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192 的预置数控制端实现预置数，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
11、电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管 DPY_7-SEG 上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时， 输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。下面结合图 4 具体讲一下标准秒脉冲产生电路的原理。结合图 4，图中电容 C 的放电时间和充电时间分别为 ， 于是从 NE555 的 3 端输出的脉冲的频率为 ，结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本，我们选择的电阻值为R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得 ，即秒脉冲。 1） 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，
12、分别用 8 个按钮 S0 S7 表示。（2） 设置一个系统清除和抢答控制开关 S，该开关由主持人控制。（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，扬声器发出声响提示，并在 DPY_7-SEG 七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。2.扩展功能：（1） 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 秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。（2） 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。在这段（3） 如果定时时
13、间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示 00。三、实现的原理与电路1数字抢答器总体方框图如图 1 所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，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。总体框图 图 12单元电路设计(1) 抢答器电路设计电路如图 2 所示。电
14、路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。该电路主要完成两个功能：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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关 S 置于清除端时，RS 触发器的 R、S 端均为 0，4 个触发器输出置 0，使 74LS148 的优先编码工作标志端（图中 5 号端）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，当有选手将抢答按键按下时（如按下 S5），74LS148 的输出经 RS 锁存后，CTR=1,RBO(图中 4 端) =1,七段显示电路
15、74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR，使 74LS148 优先编码工作标志端（图中 5 号端），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 CTR，使优先编码工作标志端（图中 5 号端），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 1 为其功能表。表一(2) 定时电路原理及设计：该部分主要由 555 定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器 7
16、4LS192 减法计数电路、74LS48 译码电路和 2 个 7 段数码管即相关电路组成。具体电路如图 3 所示。两块 74LS192 实现减法计数，通过译码电路74LS48 显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192 的预置数控制端实现预置数，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。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管 DPY_7-SEG 上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时， 输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。下面结合图 4 具体讲一下标准秒脉冲产生电路的原理。结合图 4，图中电容 C 的放电时间和充电时间分别为， 于是从 NE555 的 3 端输出的脉冲的频率为，结合我们的
