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555定时器+74系列芯片搭建八路抢答器，30s倒计时，附Proteus仿真等

2022-04-23 14:13:00 【蒋宇智】

设计要求
1.设计一个基于数字电路的30秒定时抢答器，可同时供8人或8队比赛；

2.给节目主持人设置一个控制开关，用于控制系统复位和抢答开始；

3.抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，如有选手抢答成功，选手编号立即锁存，数码管显示该选手编号，同时倒计时停止，蜂鸣器发出提示音；

4.选手抢答成功后，立即封锁输入电路，禁止其他选手抢答，直到主持人复位系统开始下一轮抢答为止；

5.若倒计时结束后，仍无选手抢答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，倒计时数码管显示00，等待主持人复位；

6.抢答器定时时间可通过计数器74LS192端口高低电平配置来修改；

设计概述
抢答器的抢答按钮是由八个按键模拟，经过74LS148编码器、74LS373锁存器、74LS48译码器和7段数码管实现。

倒计时功能所用的时钟信号是由555振荡器改造的多谐振荡器输出的，输出的信号与两个74LS192相连，通过置数功能调整倒计时周期，与74LS192相连的是74LS48译码器和7段数码管。

整个电路由一个电源和一个单刀双掷开关（主持人按键）控制的，扮演了裁判的角色，整个系统设计框架如下图所示。
系统框架
仿真电路图
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仿真结果分析
使用Proteus 8.6软件打开“八路抢答器.pdsprj”仿真文件，打开后，首先确保主持人开关SW1打至左边位置（左：计时器复位；右：抢答开始），若处于右边，鼠标点击SW1旁红色左右箭头，将开关打至左边。

观察图中，8位选手的编号为0~7。

运行仿真，仿真结果如下图所示。选手号数码管无显示，倒计时数码管显示停留在30，等待主持人将开关SW1拨至右边，此时系统处于抢答准备状态，选手在准备状态进行抢答是无效的。
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当主持人宣读完题目说“开始”，将SW1开关拨动到右边，报警器SPEAKER发出3声哔哔哔，30秒倒计时开始，8位选手此时可以开始抢答。

当某位选手抢答成功后，选手号数码管显示该选手编号，倒计时停止，报警器发出3声哔哔哔提示音。

假设编号为5的选手在倒计时至17秒时，抢答成功，结果如下所示。
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选手抢答成功后，选手号显示数码管和倒计时数码管被锁定，其他选手再抢答是无效的。

若30秒倒计时结束后，仍无选手抢答，此时选手号数码管保持无显示状态，倒计时数码管显示00，报警器发出3声哔哔哔，表示本轮抢答无效。
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抢答结束后，主持人将SW1开关打至左边，复位系统。选手号数码管的显示被清楚，倒计时数码管重新被复位至30秒，准备下一轮抢答。

倒计时时间可以更改，方法为设置两片74LS192（编号为U9和U10）的四个输入端P0～P3的高低电平来实现。