用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)制作一搶答器

1、. . . . 畢業(yè)論文論文題目：用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)制作一搶答器2 / 27摘要搶答器作為一種工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)以八路智力競(jìng)賽搶答器為基本概念，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā), 用數(shù)字、模擬電子器件設(shè)計(jì)具有擴(kuò)充功能的搶答器。該設(shè)計(jì)數(shù)字搶答器就是利用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。主要為了實(shí)現(xiàn)搶答、定時(shí)、顯示、報(bào)警功能。其電路由主體電路與擴(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；用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路 。當(dāng)有選手按下按鈕時(shí)，優(yōu)先鎖存，其

2、他選手在按時(shí)無(wú)響應(yīng)，直到主持人按下清零按鈕之后，才能開(kāi)始下一輪的搶答。比較實(shí)用。該數(shù)字搶答器可以廣泛應(yīng)用于各種競(jìng)賽，確保競(jìng)賽的準(zhǔn)確，公平。該數(shù)字搶答器雖然可以用單片機(jī)程序來(lái)完成，但繁瑣和代價(jià)高。而用集成電路設(shè)計(jì)制作搶答器：方便，價(jià)格便宜，還易于擴(kuò)展。關(guān)鍵字：編碼，譯碼，555定時(shí)器，搶答器目 錄引言1第一章實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求21.1基本要求21.2提高要求2第二章設(shè)計(jì)方案與原理圖32.1 設(shè)計(jì)方案32.2 總電路框圖4第三章單元電路的設(shè)計(jì)53.1 搶答電路53.2計(jì)時(shí)電路83.3顯示電路103.4報(bào)警電路12第四章電路的仿真164.1 搶答電路164.2 倒計(jì)時(shí)電路17第五章心得體會(huì)19致20參考

3、文獻(xiàn)21附錄221.總電路圖222.元器件清單23引 言21世紀(jì)越來(lái)越來(lái)多的電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的日常生活中，如企業(yè)、學(xué)校和電視臺(tái)等單位常舉辦各種智力競(jìng)賽, 搶答記分器是必要設(shè)備。過(guò)去在舉行的各種競(jìng)賽中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過(guò)舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。人們于是開(kāi)始尋求一種能不依人的主觀意愿來(lái)判斷的設(shè)備來(lái)規(guī)比賽。因此，為了克服這種現(xiàn)象的慣性發(fā)生人們利用各種資源和條件設(shè)計(jì)出很多的搶答器，從最初的簡(jiǎn)單搶答按鈕，到后來(lái)的顯示選手號(hào)的搶答器，再到現(xiàn)在的數(shù)顯搶答器，其功能在一天的趨于完善不但可以用來(lái)倒計(jì)時(shí)搶答，還兼具報(bào)警

4、，計(jì)分顯示等等功能，有了這些更準(zhǔn)確地儀器使得我們的競(jìng)賽變得更加精彩紛呈，也使比賽更突顯其公平公正的原則。今天隨著科技的不斷進(jìn)步搶答器的制作也更加追求精益求精，人們擺脫了耗費(fèi)很多元件僅來(lái)實(shí)現(xiàn)用指示燈和一些電路來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的搶答功能，使第一個(gè)搶答的參賽者的編號(hào)能通過(guò)指示燈顯示出來(lái)，避免不合理的現(xiàn)象發(fā)生。但這種電路不易于擴(kuò)展，而且當(dāng)有更高要求時(shí)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)，如參賽人數(shù)的增加。隨著數(shù)字電路的發(fā)展，數(shù)字搶答器誕生了，它易于擴(kuò)展，可靠性好，集成度高，而且費(fèi)用低，功能更加多樣話，是一種高效能的產(chǎn)品。而如今在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的搶答器大多采用可編程邏輯元器件，或利用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)主要利用常見(jiàn)的74LS系列集

5、成電路芯片和555芯片，并通過(guò)劃分功能模塊進(jìn)行各個(gè)部分的設(shè)計(jì)，最后完成了八路智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)。第一章 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求通過(guò)八路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求回顧所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，掌握組合電路、時(shí)序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用與設(shè)計(jì)方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、單脈沖觸發(fā)器、555電路、譯碼/驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用方法，熟悉掌握時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法。達(dá)到數(shù)字實(shí)驗(yàn)課程大綱所要求掌握的基本容。在許多比賽活動(dòng)中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺(tái)搶答器，通過(guò)數(shù)顯、燈光或音響等多種手段指示出第一搶答者。1.1基本要求（1）設(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納8組參賽的數(shù)字式

6、搶答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答者使用。（2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在數(shù)碼管上顯示選手。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（4）若超時(shí)仍無(wú)人搶答，則報(bào)警指示燈熄滅。1.2提高要求（1）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)開(kāi)始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的響聲，響聲持續(xù)0.5秒左右。發(fā)光二極管燈亮。（2）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶

7、答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（3）如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。（4）按鈕到控制中心的距離為20M。第二章 設(shè)計(jì)方案與原理圖2.1 設(shè)計(jì)方案圖 2-1 方案電路圖當(dāng)電路接上電源后，整個(gè)電路都處于工作狀態(tài)。當(dāng)主持人開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，電路處于清零狀態(tài)。此時(shí)，各個(gè)觸發(fā)器的Q端輸出都為，假設(shè)芯片編碼器74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)，輸入的都是高電平，而兩輸出使能端EO和GS的輸出狀態(tài)分別為0和，EO的輸出控制一個(gè)與非門(mén)，此時(shí)這個(gè)與非門(mén)被封鎖。GS的輸出信號(hào)送到各觸發(fā)器的JK端，此時(shí)都為高電平。也就是說(shuō)，只要有觸發(fā)信號(hào)來(lái)并且R端為時(shí)，各觸發(fā)器

8、就會(huì)被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。當(dāng)主持人開(kāi)關(guān)合上，指示燈亮，此時(shí)電路處于搶答狀態(tài)，當(dāng)六位選手中有其中一個(gè)把開(kāi)關(guān)合上，其相應(yīng)的觸發(fā)器CP 端就相當(dāng)于有一個(gè)下降沿到來(lái)，觸發(fā)器被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。其Q端輸出為，信號(hào)輸入到優(yōu)先編碼器74LS148中，經(jīng)編碼輸送到74LS48七段譯碼驅(qū)動(dòng)器，最后在顯示器上顯示選手的代號(hào)。在此時(shí)，74LS148的兩個(gè)輸出使能端EO和GS分別輸出為1和0。這樣與非門(mén)打開(kāi)，并輸出為低電平。由連接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器受到觸發(fā)，輸出為高電平，這樣就打開(kāi)了由連接成的多諧振蕩電路，喇叭發(fā)出搶答成功的聲響。同樣地，只要在單穩(wěn)態(tài)和多諧振蕩電路中選擇合適電阻和電容，就可以控制喇叭發(fā)聲的時(shí)間頻率。而此時(shí)因?yàn)镚S輸出為，

9、各觸發(fā)器的JK端也就為，就算此時(shí)其它選手再把開(kāi)關(guān)合上，其對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器也不會(huì)再觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，仍然會(huì)保持原來(lái)的狀態(tài)。當(dāng)主持人把開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電路又被清零。2.2 總電路框圖圖 2-2總電路框圖根據(jù)總的電路框圖來(lái)設(shè)計(jì)和制作該數(shù)字搶答器。由框圖可以把該數(shù)字搶答器分為四個(gè)單元：搶答電路，計(jì)時(shí)電路，顯示電路和報(bào)警電路。下面依次對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作。第三章 單元電路的設(shè)計(jì)3.1 搶答電路此部分電路主要完成的功能是實(shí)現(xiàn)8路選手搶答并進(jìn)行鎖存，同時(shí)有相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮和數(shù)碼顯示。使用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來(lái)完成。該電路主要完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編

10、號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S 置于清除端時(shí)，RS 觸發(fā)器的 R、S 端均為0，4 個(gè)觸發(fā)器輸出置0，使74LS148 的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端 0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S 置于開(kāi)始時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時(shí)（如按下S5），74LS148 的輸出經(jīng)RS 鎖存后，CTR=1,RBO =1, 七段顯示電路74LS48 處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR 1，使74LS148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開(kāi)即按下時(shí)，74

11、LS148 的 此時(shí)由于仍為CTR1，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端1， 5 所以74LS148 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。只要有一組選手先按下?lián)尨鹌?，就?huì)將編碼器鎖死，不再對(duì)其他組進(jìn)行編碼。通過(guò)74LS48譯碼器使搶答組別數(shù)字顯示0-7。如有再次搶答需由主持人將S 開(kāi)關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。原理圖如下：圖 3-1 搶答電路模塊原理圖RS觸發(fā)器功能：1.保持狀態(tài)。當(dāng)輸入端接入=1的電平時(shí)，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)=1、=0，則觸發(fā)器次態(tài)=1、=0；若基本SR觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)=0、=1，則觸發(fā)器次態(tài)=0、=1。即=1時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。2.置0狀態(tài)。

12、當(dāng)=1，=0時(shí)，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=1、=0，因=0，會(huì)使=1，而=1與=1共同作用使端翻轉(zhuǎn)為0；如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=0、=1，同理會(huì)使=0，=1。只要輸入信號(hào)=1，=0，無(wú)論基本SR觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)使輸出次態(tài)置為0態(tài)。3.置1狀態(tài)。當(dāng)=0、=1時(shí)，如果觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=0、=1，因=0，會(huì)使G1的輸出端次態(tài)翻轉(zhuǎn)為1，而=1和=1共同使G2的輸出端=0；同理當(dāng)=1、=0，也會(huì)使觸發(fā)器的次態(tài)輸出為=1、=0；只要=0、=1，無(wú)論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)將觸發(fā)器置1。4.不定狀態(tài)。當(dāng)=0時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器的原狀態(tài)如何，均會(huì)使=1，=1。當(dāng)脈沖去掉后，和同時(shí)恢復(fù)高電平后，觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)要看

13、G1和G2兩個(gè)門(mén)翻轉(zhuǎn)速度快慢，所以稱(chēng)=0是不定狀態(tài)，在實(shí)際電路中要避免此狀態(tài)出現(xiàn)。基本RS觸發(fā)器的邏輯圖、邏輯符號(hào)和波形圖如圖1-7所示。（a）邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào) (c)波形圖輸入輸出1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X01111111100100111111111101&Q QG1G2 R SS R R S QQ R SQ置0置1保持圖 3-2基本SR觸發(fā)器表 3-1 74LS148真值表74LS

14、148的輸入端和輸出端低電平有效。是輸入信號(hào)，為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)，1時(shí)，編碼器禁止編碼，當(dāng)0時(shí)，允許編碼。是技能輸出端，只有在0，而均無(wú)編碼輸入信號(hào)時(shí)為0。為優(yōu)先編碼輸出端，在0而的其中之一有信號(hào)時(shí)，0。各輸入端的優(yōu)先順序?yàn)椋杭?jí)別最高，級(jí)別最低。如果0（有信號(hào)），則其它輸入端即使有輸入信號(hào)，均不起作用，此時(shí)輸出只按編碼，000。優(yōu)先編碼被廣泛用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，當(dāng)有多個(gè)外設(shè)申請(qǐng)中斷時(shí)，優(yōu)先編碼器總是給優(yōu)先級(jí)別高的設(shè)備先編碼。3.2計(jì)時(shí)電路原理圖如下：圖 3-3 計(jì)時(shí)模塊原理圖該部分主要由555 定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48 譯碼電路

15、和 2 個(gè) 7 段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。完成的功能是當(dāng)主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后，進(jìn)行30s倒計(jì)時(shí)，到0s時(shí)倒計(jì)時(shí)指示燈亮。當(dāng)有人搶答時(shí)，計(jì)時(shí)停止。兩塊74LS192 實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路 74LS48 顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192 的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)30s，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)， 輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無(wú)效。 圖 3-4 555定時(shí)器連接圖由555定

16、時(shí)器和三極管構(gòu)成報(bào)警電路。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo1.43（RI2R2）C，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振?？刂戚斎胄盘?hào)為經(jīng)過(guò)編碼的搶答選手的信號(hào)，當(dāng)有人在有效時(shí)間搶答時(shí)，定時(shí)時(shí)間到時(shí)無(wú)人搶答時(shí)，輸入信號(hào)為高電平，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)；反之，輸入信號(hào)為低電平時(shí)，報(bào)警器不工作。將連接好的555定時(shí)器的輸出端接在示波器上，呈現(xiàn)如下符合要求的方波。圖 3-5 555定時(shí)器輸出波形3.3顯示電路顯示電路（圖3-8）主要是由一個(gè)優(yōu)先編碼器74148，一個(gè)七段LED譯碼驅(qū)動(dòng)器7448和一個(gè)七段LED數(shù)碼顯示器組成優(yōu)先編碼器741

17、48的功能表在圖中已經(jīng)列出七段LED譯碼驅(qū)動(dòng)器7448的功能表如圖所示在顯示電路中，74148的0和7輸入是懸空的，只從16輸入端輸入信號(hào)，只要有一個(gè)信號(hào)輸入，就會(huì)輸出其相應(yīng)的二進(jìn)碼，這個(gè)二進(jìn)碼送到7448中在7448中，D端是接地的，只從CBA三端輸入，再譯碼輸出，最后在七段LED顯示器中顯示出來(lái)。圖3-6 顯示電路表3-2 七段LED譯碼驅(qū)動(dòng)器7448功能表二進(jìn)制譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)按特定含義翻譯成對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)的電路。也稱(chēng)為變量譯碼器。若輸入端有n位，代碼組合就有2n個(gè)，當(dāng)然可譯出2n個(gè)輸出信號(hào)1。顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是BCD七段譯碼器2。其輸出是

18、驅(qū)動(dòng)七段字形的七個(gè)信號(hào)，常見(jiàn)產(chǎn)品型號(hào)有74LS48、74LS47等。字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成3。電子計(jì)算器，數(shù)字萬(wàn)用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而LED數(shù)碼顯示器是最常見(jiàn)的。通常有紅、綠、黃等顏色。LED的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約1.53V，驅(qū)動(dòng)電流為幾十毫安。圖1-3是七段LED數(shù)碼管的引線圖和顯示數(shù)字情況。74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是低電平有效，所以配接的數(shù)碼管須采用共陽(yáng)極接法；而74LS48譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。數(shù)碼管常用型號(hào)有BS201、BS202等。圖1-4（a）是共陰式LED數(shù)碼管的原理圖，使

19、用時(shí)，公陰極接地，7個(gè)陽(yáng)極ag由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)。3.4報(bào)警電路圖3-7 555定時(shí)器原理圖在整個(gè)搶答器設(shè)計(jì)中，要求搶答成功后有聲音提示，而且提示聲持續(xù)1s，頻率為1.2KHz，在設(shè)計(jì)報(bào)警電路時(shí)這里用到了555定時(shí)器。面先對(duì)555定時(shí)器作簡(jiǎn)要的介紹。555定時(shí)器的原理圖和功能表分別如圖11和圖12所示。它是由3個(gè)阻值為K歐的電阻組成的分壓器，兩個(gè)電壓比較器C1和C2，基本RS觸發(fā)器，放電BJT TD以與緩沖器G4組成.定時(shí)器的主要功能取決于比較器,比較器的輸出控制RS觸發(fā)器和放電TD的狀態(tài)。圖中Rd為復(fù)位輸入端,當(dāng)Rd為低電平時(shí),不管其他輸入端的狀態(tài)如何,輸出Vo為低電平。由圖可知

20、,當(dāng)5腳懸空時(shí),比較器C1和C2和比較電壓分別為2/3Vcc和1/3Vcc。由表二可知：當(dāng)VI12/3Vcc，VI21/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置0，放電三極管TD導(dǎo)通，輸出端Vo為低電平。當(dāng)VI12/3Vcc，VI21/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器被置1，放電三極管TD截止，輸出端Vo為高電平。當(dāng)VI11/3Vcc時(shí)，基本RS觸發(fā)器R=1，S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。圖3-8 555定時(shí)器功能表用555定時(shí)器可以組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩電路，如圖3-12所示圖3-9 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路

21、圖由555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖。將555定時(shí)器的6號(hào)腳和7號(hào)腳接在一起，并添加一個(gè)電容和一個(gè)電阻，就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。電容接在電源與6號(hào)腳之間，電阻接在7號(hào)腳和地之間。這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負(fù)脈沖觸發(fā)的。穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出低電平。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)觸發(fā)器輸出高電平。5號(hào)腳懸空時(shí)，輸出脈沖寬度為。5號(hào)腳接控制電壓時(shí)，輸出脈沖寬度公式為4： 3-1在這里,單穩(wěn)觸發(fā)器主要是用于控制喇叭聲響的時(shí)長(zhǎng),這就要通過(guò)控制觸發(fā)器的輸出脈寬來(lái)實(shí)現(xiàn).設(shè)計(jì)要求喇叭聲響時(shí)長(zhǎng)為1秒.經(jīng)計(jì)算得到在單穩(wěn)觸發(fā)器中的各參數(shù)如下:C=0.01微法 Rp=91M歐圖3-10 多諧振蕩電路由555組成的多諧振蕩電路可知：電

22、阻和電容構(gòu)成一個(gè)積分電路，其輸入端接施密特觸發(fā)器的輸出端，其輸出端接施密特觸發(fā)器的輸入端。用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器就是這個(gè)思路。于是，先用555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)施密特觸發(fā)器，再把這個(gè)施密特觸發(fā)器改接成多諧振蕩器。與555定時(shí)器部的放電管構(gòu)成了一個(gè)反相器5。邏輯上，這個(gè)反相器的輸出與555定時(shí)器的輸出完全一樣。因此，這個(gè)施密特觸發(fā)器有兩個(gè)輸出端，分別為555定時(shí)器的3號(hào)腳和7號(hào)腳。我們看到，電阻和電容構(gòu)成了積分電路，施密特觸發(fā)器的一個(gè)輸出端（7號(hào)腳）接積分電路的輸入端，積分電路的輸出端接施密特觸發(fā)器的輸入端。這樣，一個(gè)多諧振蕩器就成了。多諧振蕩器用在報(bào)警電路中,主要是用于控制喇叭聲響頻率.這里

23、要求為1.2KHz.在方案一中,還用到了多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生CP脈沖.經(jīng)計(jì)算得到多諧振蕩器各參數(shù)如下6：R1=0.6K歐 R2=2.4K歐C1=0.22微法C2=0.01微法報(bào)警電路主要就是由以上所介紹的一個(gè)單穩(wěn)觸發(fā)器，一個(gè)多諧振蕩器，再加一個(gè)揚(yáng)聲器組成的.其組成原理圖如圖3-14所示：圖3-11 報(bào)警電路原理圖由圖中可以看到,接上電源后,當(dāng)信號(hào)輸入為高電平時(shí)，第一個(gè)555連接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出為低電平，處于穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)，右邊的多諧振蕩器的復(fù)位輸入為低電平，所以其輸出也為低電平，揚(yáng)聲器不發(fā)音。當(dāng)信號(hào)輸入為低電平時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)，處于暫穩(wěn)態(tài)，此時(shí)其輸出為高電平，輸入到多諧振蕩器的復(fù)位端，

24、多諧振蕩工作，輸出為頻率為1.2KHz的脈沖波形。這樣揚(yáng)聲器就會(huì)以1.2KHz的頻率發(fā)出間歇式聲響。第四章 電路的仿真4.1 搶答電路第2路搶答器搶答后的顯示，同時(shí)發(fā)光二極管指示燈發(fā)光，如下圖：圖 4-1 搶答電路仿真結(jié)果當(dāng)有選手搶答成功后，電路把該選手的鎖存，有其他選手在搶答時(shí)無(wú)效。然后根據(jù)編碼器把搶答到的選手的經(jīng)過(guò)譯碼后顯示出來(lái)，同時(shí)倒計(jì)時(shí)電路開(kāi)始工作直到主持人按下清零開(kāi)關(guān)之后才能開(kāi)始下一輪的搶答。4.2 倒計(jì)時(shí)電路倒計(jì)時(shí)開(kāi)始后開(kāi)始計(jì)數(shù)，同時(shí)倒計(jì)時(shí)指示燈亮直到倒數(shù)到0秒熄滅，如下圖：圖 4-2 倒計(jì)時(shí)電路仿真結(jié)果計(jì)時(shí)器個(gè)位減到0時(shí)，BO1出現(xiàn)一個(gè)下跳；計(jì)時(shí)器十位減到0時(shí)，BO2出現(xiàn)一個(gè)下跳

25、。接通電源，開(kāi)關(guān)打到預(yù)置端，倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示30。主持人撥動(dòng)開(kāi)關(guān)后，倒計(jì)時(shí)電路開(kāi)始從30秒倒數(shù)，8路觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)處于待命狀態(tài)。若有選手按下所在開(kāi)關(guān)（搶答），搶答電路顯示選手所在編碼（07），倒計(jì)時(shí)電路停止計(jì)時(shí)。同時(shí)其他選手所在的開(kāi)關(guān)被鎖定，搶答無(wú)效。第五章 心得體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)的電路雖然是比較復(fù)雜的。以前在模電、數(shù)電、Protel課程設(shè)計(jì)中接觸過(guò)一些電子電路，但在初期還是感到無(wú)從下手。第一次接觸multisim軟件，感覺(jué)它比Protel更靈活易用，熟練以后十分順手。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接與電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以與可行的原因

26、，最后還是在通多次對(duì)電路的改進(jìn)，上機(jī)仿真以與接線調(diào)試，終于使整個(gè)電路可穩(wěn)定工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過(guò)程很可能相當(dāng)繁瑣，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì)出來(lái)的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下心，查找原因。設(shè)計(jì)思路是最重要的，只要你的設(shè)計(jì)思路是成功的，那你的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功了一半。因此我應(yīng)在設(shè)計(jì)前做好充分的準(zhǔn)備，如查找詳細(xì)的資料，為我設(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)單元電路階段，這個(gè)階段可以說(shuō)是考察數(shù)電書(shū)本知識(shí)的階段。所有的設(shè)計(jì)方法還有步驟在數(shù)電書(shū)上都有，而且還有例題。這個(gè)階段遇到的主要問(wèn)題就是以前的知識(shí)忘記不少，所以做設(shè)計(jì)的時(shí)候要常隨手翻閱課本，等于是做了幾道數(shù)電作業(yè)題。這個(gè)階段的難度也不是很大，一般翻課本就可以找到答案并解決問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)階段可以說(shuō)是這次設(shè)計(jì)中最重要的部分，因?yàn)橐郧暗闹皇抢碚摱皇钦嬲膶?shí)體，所以說(shuō)它是最重要的。實(shí)驗(yàn)階段我們遇到的問(wèn)題有：對(duì)軟件不熟悉；對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程號(hào)的測(cè)量知識(shí)學(xué)習(xí)很少；因?yàn)楦鱾€(gè)模塊是分開(kāi)做而后又組裝到一起的，所以兼容性不是很好（也就是不能融合為一個(gè)整體，部分工作能行但是接到一起就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題）。針對(duì)以上幾個(gè)問(wèn)題我作出了以下的對(duì)策：對(duì)軟件不熟悉，就借來(lái)參考書(shū)，一步一步的對(duì)著學(xué)，而且老師給的資料上也有