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[導(dǎo)讀]摘要:根據(jù)JK觸發(fā)器在每個(gè)時(shí)鐘脈沖作用時(shí)間內(nèi),其狀態(tài)只變化一次,而且不同引腳都可以使觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生改變的特性,給出了用JK觸發(fā)器來設(shè)計(jì)搶答器的設(shè)計(jì)方法及仿真,同時(shí)給出了用74LSll2JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)搶答器的最優(yōu)設(shè)計(jì)

摘要:根據(jù)JK觸發(fā)器在每個(gè)時(shí)鐘脈沖作用時(shí)間內(nèi),其狀態(tài)只變化一次,而且不同引腳都可以使觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生改變的特性,給出了用JK觸發(fā)器來設(shè)計(jì)搶答器的設(shè)計(jì)方法及仿真,同時(shí)給出了用74LSll2JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)搶答器的最優(yōu)設(shè)計(jì)方法及思路。
關(guān)鍵字:JK觸發(fā)器;搶答器;清零;屏蔽

O 引言
    搶答器是利用觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)主持人開關(guān)清零、搶答者搶答及屏蔽未搶答成功者的一種儀器,它通過搶答者的指示燈顯示并指示出第一搶答者。故可廣泛應(yīng)用于各種智力搶答比賽中。本文以74LSll2觸發(fā)器設(shè)計(jì)三人搶答器為例,給出了其設(shè)計(jì)方法。

1 設(shè)計(jì)要求
    根據(jù)一般搶答器的現(xiàn)場使用情況,本搶答器應(yīng)符合以下要求:
    (1)應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)主持人開關(guān)和三人搶答開關(guān);
    (2)按下主持人開關(guān),個(gè)人指示燈滅,并解除對搶答人的封鎖,這要求電路中的主持人開關(guān)可以使電路恢復(fù)到初始狀態(tài);
    (3)按下個(gè)人開關(guān),自身的指示燈亮,同時(shí)封鎖其他人的搶答;這要求電路具有記憶功能及屏蔽功能。
    本設(shè)計(jì)采用的74LSll2是雙下降沿J-K觸發(fā)器,其功能表如表1所列。

2 設(shè)計(jì)方案
    搶答器設(shè)計(jì)具有多種方案,下面給出的幾種方案的設(shè)計(jì)電路:
    第一種方案是利用清零,搶答者的起始端接GND。搶答成功者比別人領(lǐng)先按下開關(guān)時(shí),J由0變?yōu)?,Q變?yōu)楦唠娖?,變?yōu)榈碗娖?,并通過與非門封鎖其他人的搶答開關(guān)。其電路如圖1所示。


    第二種方案是利用端使觸發(fā)器置1而有效清零,指示燈接在端。搶答前,搶答開關(guān)接在高電平上,搶答成功者比別人搶先接下開關(guān),其將接于低電平,K端由0變?yōu)?,對應(yīng)指示燈變亮,同時(shí)屏蔽其他搶答者。其電路如圖2所示。


    第三種方案是利用端清零,搶答前,搶答者開關(guān)接地,搶答成功者,將領(lǐng)先將開關(guān)接到高電平,并提供給JK觸發(fā)器一個(gè)下降沿,在J、K同為1的情況下,觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn),指示燈變亮,同時(shí)屏蔽其他搶答者開關(guān)。其電路如圖3所示。


    第四種方案的清零原理與上述幾種方案相同。搶答前,搶答者開關(guān)接地,搶答成功者先于別人將開關(guān)接于高電平,然后指示燈變亮。該方案的原理電路如圖4所示。


    第五種方案是利用使觸發(fā)器置1清零,搶答者利用搶答,搶答原理不再贅述。其電路如圖5所示。


    在上述方案中,74LS74是雙D觸發(fā)器,只要將74LSll2的J、K端同時(shí)接至高電平,即可利用以上五種方案中的方案三、四、五來設(shè)計(jì)一種簡單的搶答器。

3 設(shè)計(jì)方法
    只要明白觸發(fā)器的原理,就可利用觸發(fā)器設(shè)計(jì)智力搶答器,從而一步步實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)的功能。
3.1 清零功能的實(shí)現(xiàn)
    實(shí)現(xiàn)清零功能的關(guān)鍵是主持人開關(guān)的設(shè)計(jì)。JK觸發(fā)器中有兩個(gè)端口可以不受Cp控制,可直接控制輸出(即、端),考慮到主持人開關(guān)一般都是由指示燈亮到指示燈滅,因此,對應(yīng)不同的清零方法,應(yīng)將指示燈接到不同的輸出端(Q、端)。如果利用清零,則應(yīng)該將指示燈接到Q,反之,則應(yīng)該將指示燈開關(guān)接到端,不用的、應(yīng)該接高電平。但應(yīng)注意:、不能同時(shí)為O,否則,開關(guān)應(yīng)該用能自復(fù)原的開關(guān)。
3.2 搶答功能的實(shí)現(xiàn)
    JK觸發(fā)器的指示燈可以由、、Cp、J、K等五個(gè)端口分別控制輸出指示燈的亮與滅,所以,可以用五種方法實(shí)現(xiàn)搶答功能,但一定要考慮到、端不可同時(shí)為1的情況,另外,不同的方法也具有不一樣的Cp輸入頻率要求。
3.3 搶答失敗的屏蔽
    要實(shí)現(xiàn)屏蔽搶答未成功者的功能,可以利用的邏輯電路有與門、或門、與非門、或非門四種,選擇門電路后,對應(yīng)不同的門電路,可以選擇接輸入端,其方法(以與非門為例)是:與非門要求在所有輸入都為1的情況下輸出為0,故應(yīng)將起始是1的輸出端接到與非門的輸入端,然后確定起始開關(guān)此時(shí)是從高電平接到低電平還是從低電平接到高電平。一般情況下,為了防止外界對整體電路的影響,搶答時(shí)通常是將開關(guān)從低電平接到高電平,最后,反推選擇的接到門電路的JK輸出端是否符合要求即可。本文所述各種方案的利弊比較如表2所列。


所以,綜合所有因素,可以確定方案三為最佳方案。

4 結(jié)束語
    JK觸發(fā)器控制清零端的端口包括2種方案,而實(shí)現(xiàn)搶答功能的方案有5種,實(shí)現(xiàn)屏蔽其他人的開關(guān)包括4種方案。它們各有利弊,只要明白
JK觸發(fā)器的原理,然后根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能,就可以設(shè)計(jì)出搶答方案。最后,再綜合考慮各方案的利弊,從而設(shè)計(jì)出最佳方案。另外,由于D觸發(fā)器是JK觸發(fā)器接到一起就可以實(shí)現(xiàn),因此,本文所介紹的方案三、四、五也適用于D觸發(fā)器。

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