多路搶答器的設(shè)計(jì)

1、山西大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目名稱： 基于 Multisim 的電子電路仿真課程名稱：電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)開(kāi)設(shè)學(xué)院（系）：電子信息工程系專 業(yè)：自動(dòng)化學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：刁少嵐教師職稱：進(jìn)姬2018年 6 月 21 日目錄1 引言 1設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及要求 1設(shè)計(jì)目的及意義 12 仿真軟件介紹 3Multisim發(fā)展簡(jiǎn)介 3Multisim10概述 3界面基本操作 4使用注意事項(xiàng) 63 系統(tǒng)的組成及工作原理 8系統(tǒng)的組成 8系統(tǒng)的工作原理 84 芯片與常見(jiàn)元器件的介紹 974LS148 （8-3 線優(yōu)先編碼器） 974LS279D （四R S 鎖存器） 1074LS48D（BCD七段譯碼驅(qū)動(dòng)

2、器） 1074LS190D（可預(yù)置 BCDHS制同步可逆計(jì)數(shù)器） 12555 定時(shí)器 13常見(jiàn)邏輯門電路 145 單元電路設(shè)計(jì) 15搶答電路 15定時(shí)電路 17警報(bào)電路 18時(shí)序電路 196 系統(tǒng)仿真與測(cè)試 20仿真步驟 20總電路圖 20仿真結(jié)果及分析 207 心得體會(huì) 22山西大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 23山西大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 251 引言設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及要求一、設(shè)計(jì)題目多路搶答器設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)可同時(shí)供6 位選手參加的6 路數(shù)字顯示搶答器。選手每人一個(gè)搶答按鈕，搶答開(kāi)始后，搶答器具有優(yōu)先搶答的功能，最先搶答成功的選手編號(hào)能被顯示，并有音響提示，當(dāng)有選手搶答成功時(shí)，禁止其他選手搶答

3、，直到主持人將系統(tǒng)清零為止。主持人有控制開(kāi)關(guān)，可以手動(dòng)清零復(fù)位，當(dāng)主持人按下開(kāi)始按鍵時(shí)才可以搶答，并同時(shí)顯示倒計(jì)時(shí)9 秒，選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答才有效，搶答成功時(shí)倒計(jì)時(shí)停止，直到主持人將系統(tǒng)清零為止；如果搶答時(shí)間已到，卻沒(méi)有選手搶答，則本次搶答無(wú)效，禁止選手超時(shí)后搶答。三、設(shè)計(jì)要求：1. 多路搶答器需實(shí)現(xiàn)選手的按鍵搶答功能。電路應(yīng)有開(kāi)關(guān)輸入電路，且開(kāi)關(guān)應(yīng)選用瞬態(tài)開(kāi)關(guān)，以備下次繼續(xù)搶答。2. 電路能顯示參賽選手的編號(hào)，因此電路應(yīng)能區(qū)分每個(gè)選手的輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)，可選用編碼器電路實(shí)現(xiàn)，并配備LED數(shù)碼顯示電路。3. 電路具有搶答功能，因此系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)封鎖電路，一旦檢測(cè)到有按鍵輸入，立即將其他各路輸入封鎖。

4、4. 電路的數(shù)碼顯示和語(yǔ)音提示可由主持人用清除按鈕解除，因此系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)清除電路，為下一次搶答做準(zhǔn)備。5. 考慮到系統(tǒng)采用數(shù)字控制方式，其控制器為時(shí)序電路，因此系統(tǒng)應(yīng)有時(shí)鐘發(fā)生電路，以產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)的頻率可根據(jù)系統(tǒng)的分辨率確定。6. 電路需要語(yǔ)音提示電路和信號(hào)指示電路。比如必答時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)燈亮，以示開(kāi)始，當(dāng)時(shí)間到要發(fā)出單音調(diào)“嘟”聲，并熄滅指示燈。搶答時(shí)，當(dāng)搶答開(kāi)始后，指示燈應(yīng)閃亮（也可以驅(qū)動(dòng)組別數(shù)字顯示即用數(shù)碼管顯示）。當(dāng)有某組搶答時(shí)，指示燈滅，最先搶答一組的燈亮，并發(fā)出音響。7. 回答問(wèn)題的時(shí)間應(yīng)可調(diào)整。設(shè)計(jì)目的及意義一、設(shè)計(jì)目的1. 熟悉數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)和使用方法2.

5、 通過(guò)課程設(shè)計(jì)提高和鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。二、設(shè)計(jì)意義在信息多元化的今天，各大綜藝節(jié)目中開(kāi)始出現(xiàn)各種各樣的競(jìng)賽，常見(jiàn)的競(jìng)賽有知識(shí)競(jìng)賽、猜歌詞競(jìng)賽等，在這些競(jìng)賽中，我們都會(huì)看到搶答器的身影。在這些競(jìng)賽中，我們都會(huì)看到搶答器的身影。搶答器是通過(guò)設(shè)計(jì)電路，以實(shí)現(xiàn)如字面上意思的能準(zhǔn)確判斷出搶答者的電器。在知識(shí)競(jìng)賽、文體娛樂(lè)活動(dòng)（搶答賽活動(dòng)）中，能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出搶答者的座位號(hào)，并能夠更好的促進(jìn)各個(gè)團(tuán)體的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，讓選手門體驗(yàn)到戰(zhàn)場(chǎng)般的壓力感。傳統(tǒng)搶答器只是大概判斷出搶答成功或犯規(guī)選手臺(tái)號(hào)，無(wú)法顯示出每個(gè)選手的搶答時(shí)間。而今搶答器可以通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明裁決結(jié)果的準(zhǔn)確性、公平性， 使比賽大大增加了娛樂(lè)性

6、的同時(shí)，也更加公平公正。隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)搶答器的制作更加追求精益求精，在不斷擺脫耗費(fèi)很多元件僅能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的搶答功能同時(shí)，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)也逐步加深。多路搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；主持人按開(kāi)始按鈕示意開(kāi)始，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。在搶答電路中利用一個(gè)優(yōu)先編碼器譯出最先搶到答題權(quán)的選手的編號(hào)并經(jīng)LED顯示器顯示出來(lái)，同時(shí)還要封鎖電路以防其他選手再搶答。當(dāng)選手問(wèn)答完成后，主持人將系統(tǒng)恢復(fù)。2 仿真軟件介紹本實(shí)驗(yàn)中使用的是Multisim 軟件。Multisim 發(fā)展簡(jiǎn)介工程師們可以使

7、用Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim 提煉了 SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)。通過(guò) Multisim 和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者 可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。目前在各高校教學(xué)中普遍使用，網(wǎng)上最為普遍的是Multisim ， NI 于 2007 年 08 月 26 日發(fā)行 NI系列電子電路設(shè)計(jì)軟件，NI Multisim v 10 作為其中一個(gè)組成部分包含于其中。Multisim 10 概述MultisimI

8、O 是美國(guó)NI公司推出的以 Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬、數(shù)字電路板 的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。有了 Multisim 軟件，就相當(dāng)于擁有了一個(gè)設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室，可以非常方便的從事電路設(shè)計(jì)、仿真、 分析工作。此軟件可以提供以下便利：1 . 通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計(jì)電路2 .通過(guò)交互式SPICE仿真，迅速了解電路行為3. 借助高級(jí)電路分析, 理解基本設(shè)計(jì)特征4. 通過(guò)一個(gè)工具鏈, 可無(wú)縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試5. 通過(guò)改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程, 減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間NI Multisim10 用軟

9、件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件”、 “軟件即儀器”。 NI Multisim10 是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。NI Multisim10 的元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫(kù)， 而且建庫(kù)所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到，因此也很方便的在工程設(shè)計(jì)中使用。NI Multisim10 的虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā) 生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒(méi)有的儀器，如波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、

10、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。NI Multisim10 具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域 分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。NI Multisim10 可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字、電路、射頻電路及微控制器和接口電路等。可以對(duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，

11、以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。NI Multisim10 還提供了與國(guó)內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Protel 及電路仿真軟件PSpice 之間的文件接口，也能通過(guò)Windows 的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進(jìn)行編輯排版。支持VHD困VerilogHDL語(yǔ)言的電路仿真與設(shè)計(jì)。小結(jié)：利用NI Multisim10 可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法相比，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測(cè)試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)；可方便地對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析；可直接

12、打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，實(shí)驗(yàn)所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。界面基本操作用戶界面圖 2-12. 元器件工具欄圖 2-2元器件欄各圖標(biāo)名稱及其功能如表所示：3. 儀器儀表欄圖 2-3在本次實(shí)驗(yàn)中主要用到示波器來(lái)觀察波形變化，Multisim 10 提供的示波器有雙通道示波器和四通道示波器兩種。雙通道示波器Multisim 10 提供的雙通道示波器與實(shí)際的示波器外觀和基本操作基本相同，該示波器可以觀察一路或兩路信號(hào)波形的形狀，分析被測(cè)周期信號(hào)的幅值和頻率，時(shí)間基準(zhǔn)可在秒直至納秒

13、范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。示波器圖標(biāo)有四個(gè)連接點(diǎn)：A通道輸入、B通道輸入、外觸發(fā)端T和接地端G圖 2-4 四通道示波器只是多了一個(gè)通道控制器旋四通道示波器與雙通道示波器的使用方法和參數(shù)調(diào)整方式完全一樣,鈕工,當(dāng)旋鈕撥到某個(gè)通道位置，才能對(duì)該通道的Y軸進(jìn)行調(diào)整。XSC2圖2-5使用注意事項(xiàng)1 .不要長(zhǎng)時(shí)間使軟件處于仿真狀態(tài)，以免死機(jī)；2 .刪除元件、儀器、連線等，一定要在斷開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)的情況下;3 .注意數(shù)字地與模擬地的差別，使用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)；4 . LED數(shù)碼管的極性；5 .分模塊調(diào)試，最后綜合調(diào)試。3系統(tǒng)的組成及工作原理系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的工作原理?yè)尨鹌饔奢斎腚娐贰⑴袆e電路、顯示電路、秒脈沖發(fā)生器、計(jì)時(shí)電路和報(bào)警電

14、路等組成。計(jì)數(shù)器選用十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)輸入由秒脈沖發(fā)生器提供。本課題所設(shè)計(jì)的電路包括主體電路和擴(kuò)展電路兩部分。主體電路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開(kāi)關(guān)后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示選手編號(hào)，同時(shí)封鎖輸入電路，其他選手搶答無(wú)效； 擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能以及報(bào)警功能。在搶答電路中，其工作過(guò)程是：接通電源后，主持人將控制開(kāi)關(guān)置于“清除”處，此時(shí)搶答器處于 禁止?fàn)顟B(tài)，選手不能進(jìn)行搶答，當(dāng)主持人將控制開(kāi)關(guān)置于“開(kāi)始”時(shí)，搶答器處于工作狀態(tài)，同時(shí)定時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，電路要完成以下功能：1 .優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存， 然后通過(guò)譯碼

15、顯示電路在數(shù)碼管上顯示搶答者的編號(hào)；2 .警報(bào)系統(tǒng)中的蜂鳴器發(fā)出聲響；3 .控制電路對(duì)其余輸入編碼進(jìn)行封鎖，禁止其他選手進(jìn)行搶答;同時(shí)還設(shè)有控制電路， 其目的是使定時(shí)器停止工作，數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時(shí)間，當(dāng)選手回答完問(wèn)題，主持人操作控制開(kāi)關(guān)使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。4芯片與常見(jiàn)元器件的介紹74LS148 （8-3線優(yōu)先編碼器）1.電路圖輸入端：Dg D7輸出端：A0A2選通輸入端：EI （低電平有效）選通輸出端：EO圖4-12.功能表輸入輸出EID0D1D2D3D4D5D6D7A2A1A0GS

16、E01XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X01111111100100111111111101分析功能表得當(dāng)EI=1時(shí)，無(wú)論輸入端的輸入信號(hào)如何，則輸出端A0A2的輸出信號(hào)全為“ 1，GS= 1，EO= 1當(dāng)EI=0,輸入端的輸入信號(hào)全為“1”時(shí)，輸出端 A0A2的輸出信號(hào)全為“ 1”, GS= 1，EO= 0”當(dāng)EI=1時(shí)，74LS48D處于有效譯碼工作狀態(tài)，輸出端A0A2將根據(jù)輸入端的優(yōu)先級(jí)順序（D7D

17、0）輸出相應(yīng)的信號(hào)，GS= 0，EO= 1”74LS279D （四 R- S 鎖存器）1.電路圖復(fù)位端：R置位端：S輸出端：Q圖4-2圖4-32.功能表輸入輸出RS_ n 1Q11d （保持）101 （置 1）010 （置 0）111 （不允許出現(xiàn)）分析功能表得當(dāng)R 1, S 1時(shí)，輸出端Q保持上一刻的狀態(tài)不變當(dāng)R 1, S 0時(shí)，輸出端Q輸出“ 1”（置1） 一 S為置位端當(dāng)R 0, S 1時(shí)，輸出端Q輸出“ 0” 一 R為復(fù)位端當(dāng)R 0, S 0時(shí)，輸出端Q輸出“1”，由于這種情況下當(dāng)輸入端低電平同時(shí)消失后，Q將處于不定狀態(tài)，所以該情況不允許出現(xiàn)74LS48D （BCD七段譯碼驅(qū)動(dòng)器）1

18、.電路圖輸入端：AD輸出端：O2 OG燈測(cè)試端：LT （低電平有效）動(dòng)態(tài)滅零輸入端：RBI （低電平有效）圖4-42 .功能表LTRBIDCBAbi/rboOAOBOCODOEOFOG10XXXX1111111111000011111110110001101100001100101110110111001111111001110100101100111101011101101111011010011111110111111100001110001111111111100111110011111010100011011110111001100111110010100011111101110010

19、111111101000111111111110000000XXXXXX00000000100000000000000XXXXX11111111分析功能表得OA- OG的輸出信號(hào)全為“ 1LT 1, RBI 01, bT/rbo 1時(shí)，無(wú)論輸入端的輸入信號(hào)如何，輸出端LT 1, RBI 1,B/RBO 1時(shí)，74LS48D為驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，即輸出端將根據(jù)輸入端的輸入信號(hào)輸出相應(yīng)的信號(hào)LT 1, RBI 0, BI/rbo 0同時(shí)輸入端的輸入信號(hào)全為“ 0”時(shí)，輸出端 OA OG的輸出信號(hào)全為“ 0” （即脈沖消隱）當(dāng)B7RBO 0時(shí)，無(wú)論其他輸入端的輸入信號(hào)如何，輸出端02 OG的輸出信號(hào)全為“ 0

20、”（即消隱）當(dāng)LT 0時(shí)，為燈測(cè)試情況，輸出端02 0G的輸出信號(hào)全為“ 1”。此引腳用于測(cè)試數(shù)碼管是否正常工作，不用時(shí)吊高電平。74LS190D （可預(yù)置BCD+進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器）1 .電路圖輸入端：AD輸出端：QAQD 脈沖輸入端：CLK （上升沿）計(jì)數(shù)使能端：CTEN （低電平有效）異步預(yù)置數(shù)控制端：LOAD （低電平有效）力口/減計(jì)數(shù)方式控制端：U/D行波時(shí)鐘輸出端：RCO圖4-52 .功能表CTENLOADCLKU/DDCBAQDQCQBQA00XXD0D1D2D3D0D1D2D3010XXXX加法計(jì)數(shù)011XXXX減法計(jì)數(shù)11XXXXXX保持分析功能表得 當(dāng)CTEN 0, LOA

21、D 0時(shí)，74LS190D處于置數(shù)狀態(tài)，即輸出端根據(jù)輸入端的輸入信號(hào)輸出相應(yīng)的信號(hào)當(dāng)CTEN 0, LOAD 1時(shí)，74LS190D工作在加法計(jì)數(shù)狀態(tài)，且每有一個(gè)上升沿，74LS190D便完成一次加法計(jì)數(shù)當(dāng)CTEN 0, LOAD 1, U/D 0時(shí)，74LS190D工作在加法計(jì)數(shù)狀態(tài)，且每有一個(gè)上升沿，74LS190D便完成一次加法計(jì)數(shù)當(dāng)CTEN 0, LOAD 1, U/D 1時(shí)，74LS190D工作在減法計(jì)數(shù)狀態(tài)，且每有一個(gè)上升沿，74LS190D便完成一次減法計(jì)數(shù)當(dāng) CTEN 1, LOAD1時(shí)，74LS190D工作在保持狀態(tài)555定時(shí)器555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字 /模擬混合集成電

22、路，具有開(kāi)關(guān)特性，可以構(gòu)成各種單元脈沖電路。其功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與 地之間加上電壓，當(dāng) 5腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1的同相輸入端的電壓為 2VCC/3, C2的反相輸入 端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端 TR的電壓小于VCC/3,則比較器C2的輸出為“ 0”，可使RS觸發(fā)器置1 ,使輸出端OUT= 1。如果閾值輸入端 TH的電壓大于2VCC/3,同時(shí)TR端的電壓大于 VCC/3 , 則C1的輸出為“ 0”，C2的輸出為“1”，可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為“ 0”。圖 4-6常見(jiàn)邏輯門電路圖 4-75單元電路設(shè)計(jì)搶答電路一、電

23、路功能搶答電路的功能有兩個(gè)：1 .能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用。2 .在有選手按鍵后，要使其他選手的按鍵操作無(wú)效。二、所用芯片3 .74LS148 （ 8-3線優(yōu)先編碼器）4 . 74LS279D （四 R S 鎖存器）5 . 74LS48D （ BCD七段譯碼驅(qū)動(dòng)器）三、電路圖圖5-1 搶答電路四、電路分析1 .主持人未按鍵（即 S7鍵處于斷開(kāi)狀態(tài)）EI端的輸入信號(hào)為“ 1”，74LS148D處于鎖存狀態(tài)，由74LS148D的功能表可得，無(wú)論選手是否按鍵，74LS148D的輸出端A0A2始終為“ 1”（即高電平），GS為“1”。兩個(gè) 74LS279D 的

24、 R 端均為 “ 1”，1S1 1S2 A0 T , 1S3 A1 T , 2S1 A2 T ,由 74LS179D的功能表可得，74LS279D的輸出端Q均為保持狀態(tài)“ 1”。74LS48D的輸入端LT、函均為“1，BT/RBO =2Q2=T,由74LS48D的功能表可得，此時(shí)74LS48D處于有效譯碼工作狀態(tài)，而74LS48D的輸入端DCBA=0111（即十進(jìn)制7）,故此時(shí)數(shù)碼管顯示數(shù)字“ 7”74LS279D的輸出端2Q2還經(jīng)過(guò)或門（7432N）與74LS148D的EI端連接，即將 74LS279D的2Q2 端的輸出信號(hào)向 74LS148D的EI端輸出，此時(shí) EI=2Q2= 1”，即74

25、LS148D處于鎖存狀態(tài)，這也解釋了 為什么在中指出 EI端的輸入彳言號(hào)為“ 1”。2 .主持人按下但還未彈起（即S7鍵按下與地接觸之時(shí)）EI端的輸入信號(hào)為“ 0”，74LS148D處于打開(kāi)狀態(tài)，GS端的輸出信號(hào)為“ 1”，由74LS148D的功 能表可得，若此刻有選手按鍵，74LS148D的輸出端A0A2將根據(jù)輸入端情況輸出相應(yīng)的值，同時(shí)GS端的輸出信號(hào)將由“ 1”變?yōu)椤?”S7鍵按下與地接觸之時(shí)，兩個(gè)74LS279D的R端均變?yōu)椤?0”，由74LS179D的功能表可得，此刻74LS279D的四個(gè)輸出端 1Q1、1Q2、2Q1、2Q2均輸出0，74LS48D的輸入端LT、函均為“1，BT/r

26、bo=2Q2=0，由74LS48D的功能表可得，此時(shí)74LS48D 處于消隱狀態(tài)（即不顯示任何數(shù)字）74LS279D的輸出端2Q2還經(jīng)過(guò)或門（7432NI）與74LS148D的EI端連接，即將 74LS279D的2Q2 端的輸出信號(hào)向 74LS148D的EI端輸出，此時(shí) EI=2Q2= 0”，即74LS148D處于打開(kāi)狀態(tài)，這也解釋了 為什么在中指出 EI端的輸入彳言號(hào)為“ 0”3 .主持人按完鍵后（即 S7鍵按下后又被彈起）若沒(méi)有選手按鍵，則 EI端的輸入信號(hào)為“ 0”，即74LS148D處于打開(kāi)狀態(tài)，等待選手按鍵，同時(shí)GS端的輸出彳言號(hào)為“ 1”若有選手按鍵，則 EI端的輸入信號(hào)為“ 1”

27、，即第一個(gè)選手按鍵后鎖存74LS148D,使其他選手按鍵無(wú)效。由74LS148D的功能表可得，此刻74LS148D的輸出端A0A2將根據(jù)輸入端情況輸出相應(yīng)的值， 同時(shí)GS端的輸出信號(hào)將由“ 1”變?yōu)椤?0”，但由于選手按鍵后使得EI端的輸入彳言號(hào)為“ 1，所以GS端的輸出信號(hào)在變?yōu)椤?0”后又立刻變?yōu)椤?1”，即出現(xiàn)圖5-2所示波形圖5-2兩個(gè)74LS279D的R端均為“1”，由74LS179D的功能表可彳導(dǎo),此刻 74LS279D的四個(gè)輸出端1Q1、1Q2、2Q1、2Q2將根據(jù)輸入端的情況輸出相應(yīng)的值。當(dāng)S=1, R =1 ,輸出端Q將保持上一刻的狀態(tài)不變;當(dāng)S=0, R=1,輸出端Q將變?yōu)?/p>

28、“1”若沒(méi)有選手按鍵，74LS48D的輸入端LT、RBI均為“1，BT/RBO =2Q2= 1”，由74LS48D的功能表可得，此時(shí)74LS48D處于消隱狀態(tài)（即不顯示任何數(shù)字）若有選手按鍵，74LS48D的輸入端LT、南均為“1，BT/rbo =2Q2= 0”，由74LS48D的功能表可得，此時(shí)74LS48D處于有效譯碼工作狀態(tài)，即74LS48D的輸出端將根據(jù)輸入端DCBA勺情況輸出相應(yīng)的信號(hào)，并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)字（即優(yōu)先搶答的選手的編號(hào)）74LS279D的輸出端2Q2還經(jīng)過(guò)或門（7432N）與74LS148D的EI端連接，即將 74LS279D的2Q2 端的輸出信號(hào)向74LS148D

29、的EI端輸出。若沒(méi)有選手按鍵，則 EI=2Q2= 0”，即74LS148D處于打開(kāi)狀態(tài)，這也解釋了為什么在中指出沒(méi)有選手按鍵時(shí)，EI端的輸入信號(hào)為“ 0”；若有選手按鍵，則 EI=2Q2= 1”，即74LS148D處于鎖存狀態(tài)，這也解釋了為什么在中指出有選手按鍵時(shí)，EI端的輸入信號(hào)為“ 1”定時(shí)電路一、電路功能定時(shí)電路的功能為在主持人按下鍵后開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有選手搶答，則倒計(jì)時(shí)停止，否則直至倒計(jì)時(shí)結(jié)束。二、構(gòu)成1. 74LS190D （可預(yù)置BCDHS制同步可逆計(jì)數(shù)器）2. 555定時(shí)器（用以產(chǎn)生秒脈沖）三、電路圖圖5-3四、電路分析1. 555 定時(shí)器用以產(chǎn)生74LS190D計(jì)數(shù)時(shí)所

30、需的上升沿脈沖（即一定頻率的脈沖波形一一矩形波），555定時(shí)器產(chǎn)生的波形與來(lái)自搶答電路的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)或門向74LS190D的CLK端輸出，當(dāng)來(lái)自搶答電路的信號(hào)為“0”時(shí)，則555定時(shí)器產(chǎn)生的脈沖波形無(wú)法輸給74LS190D的CLK端；當(dāng)來(lái)自搶答電路的信號(hào)為“1”時(shí)，則555定時(shí)器產(chǎn)生的脈沖波形輸給74LS190D的CLK端。2. 74LS190D的輸入端CTEN的輸入信號(hào)為“ 0， 口出的輸入信號(hào)為“ 1”，說(shuō)明74LS190D為減法計(jì)數(shù)工作，若LOAD的輸入信號(hào)為“0”，則74LS190D將處于置數(shù)狀態(tài)，若LOAD的輸入信號(hào)為“ 1”，且74LS190D 的CLK端有脈沖波形輸入，則每到一個(gè)

31、上升沿，74LS190D便進(jìn)行一次減數(shù)工作。警報(bào)電路一、電路功能警報(bào)電路的功能為當(dāng)選手按鍵后發(fā)出聲音，提示主持人有選手按鍵，其他情況下警報(bào)系統(tǒng)處于不發(fā)聲音的狀態(tài)二、構(gòu)成1 .蜂鳴器（用來(lái)發(fā)出聲音）2 .555定時(shí)器（用以產(chǎn)生秒脈沖）三、電路圖圖5-4四、電路分析當(dāng)開(kāi)關(guān)S8接到地時(shí)，RST端的輸入信號(hào)為“ 0”，蜂鳴器始終不響，當(dāng)開(kāi)關(guān)S8接向另一側(cè)（即搶答電路與報(bào)警電路連接處）時(shí)，若從搶答電路傳來(lái)“1”信號(hào)，則蜂鳴器開(kāi)始響，若從搶答電路傳來(lái)“0”信號(hào)，則蜂鳴器不會(huì)響。燈X1是作為蜂鳴器是否發(fā)出響聲的參照物。時(shí)序電路時(shí)序電路是整個(gè)電路的靈魂，它將部分電路逐一連接起來(lái)，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求：1. 主持人將

32、控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)，2. 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。3. 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。整個(gè)電路其關(guān)鍵點(diǎn)在于的使能端ET,以此為中心展開(kāi)電路模塊之間的連接，使能端ET有兩方面控制：鎖存器中的鎖存信號(hào)；74LS190的借位輸出端控制。當(dāng)有人搶答或倒計(jì)時(shí)時(shí)間到，都會(huì)使 ET為高電平，最終達(dá)到搶答選手被鎖定后其他選手選擇無(wú)效和倒計(jì)時(shí)時(shí)間到后選手不可再搶答的目的。6 系統(tǒng)仿真與測(cè)試仿真步驟1. 根據(jù)自己所畫(huà)好的電路圖，在Multisim 元器件庫(kù)選擇相應(yīng)的元器件。2. 用導(dǎo)線將元器件按圖

33、連接好。3. 將元器件相應(yīng)參數(shù)設(shè)置好。4. 進(jìn)行電路仿真，根據(jù)仿真修改相應(yīng)的參數(shù)?？傠娐穲D仿真結(jié)果及分析此圖表示：主持人喊開(kāi)始搶答后倒計(jì)時(shí)到6 秒時(shí)，第1 號(hào)手搶答到了此題，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出響聲。7 心得體會(huì)在本次課設(shè)中，從剛開(kāi)始的毫無(wú)頭緒到后來(lái)的漸漸上手，從剛開(kāi)始的認(rèn)為簡(jiǎn)單到后來(lái)的過(guò)五關(guān)斬六將， 從剛開(kāi)始的頭疼難耐到后來(lái)的耐心十足，連自己都不由得暗暗佩服自己可以將這樣一個(gè)復(fù)雜的電路圖摸得十分清楚。紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。雖然自己的成績(jī)一直很不錯(cuò)，但自己也十分清楚自己會(huì)的始終是書(shū)本里的知識(shí)，一旦要將知識(shí)轉(zhuǎn)換為實(shí)際問(wèn)題的解決方案，我便只會(huì)傻眼、頭疼，很喜歡每一次的課設(shè)， 因?yàn)樵趧?dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中，自己可以更加深入地理解書(shū)本里的知識(shí)，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)更多課本上沒(méi)有的知識(shí)。在本次課設(shè)中，自己的收獲有很多：1. 了解到一些芯片的工作過(guò)程，并能夠根據(jù)芯片的功能表進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的操作來(lái)完成一定功能2. 知道在使用芯片前一定要根據(jù)軟件提供的芯片功能表去熟悉