基于Multisim的四路搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 四路搶答器 9 / 9文檔可自由編輯打印四路搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1 當(dāng)某臺(tái)參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，由數(shù)碼管顯示該臺(tái)編號(hào)并伴有聲響。此時(shí)，搶答器不再接收其他輸入信號(hào)。；2電路具有定時(shí)功能。要求回答問題的時(shí)間30秒（顯示為2900），時(shí)間顯示采用倒計(jì)時(shí)方式。當(dāng)達(dá)到限定時(shí)間時(shí)，發(fā)出聲響提示。3具有計(jì)分功能。每組參賽者起始分為100分，搶答后由主持人計(jì)分，答對(duì)1次加10分，否則減去10分4在復(fù)位狀態(tài)下臺(tái)號(hào)數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）。提高要求：5答題時(shí)間還剩5s時(shí)，每秒發(fā)出提示聲音。二、方案設(shè)計(jì)與論證本電路系統(tǒng)大致可分為三個(gè)模塊：1、

2、選手搶答模塊；2、計(jì)時(shí)模塊；3、選手計(jì)分模塊。其中選手搶答模塊必須要實(shí)現(xiàn)“鎖存”功能以正確實(shí)現(xiàn)“搶答”功能。計(jì)時(shí)模塊應(yīng)與搶答模塊相互聯(lián)系。計(jì)分模塊由主持人控制即可。方案一：電路的總原理框圖如下：搶答電路部分選用74LS148優(yōu)先編碼器、74LS279RS鎖存器、74LS48數(shù)碼管譯碼器與共陰極7段數(shù)碼管組成。該電路主要完成三個(gè)功能：1、識(shí)別優(yōu)先按下?lián)尨疰I的選手并將其譯碼后顯示在數(shù)碼管上；2、在最先按下?lián)尨疰I的選手按下的同時(shí)將74LS148鎖閉，禁止其他選手搶答，以實(shí)現(xiàn)鎖存的目的；3、在選手按下?lián)尨疰I的同時(shí)給計(jì)時(shí)電路發(fā)送開始計(jì)時(shí)信號(hào)。計(jì)時(shí)部分選用兩片74LS192可逆計(jì)數(shù)器、一個(gè)秒脈沖信號(hào)源、一

3、個(gè)蜂鳴發(fā)聲器以及若干邏輯門組成。該電路主要完成三個(gè)功能：1、在接收到搶答電路部分的搶答信號(hào)后即開始向74LS192發(fā)送計(jì)時(shí)信號(hào)；2、在倒計(jì)時(shí)到僅剩五秒開始每秒發(fā)出警報(bào)；3、在倒計(jì)時(shí)到00時(shí)停止計(jì)時(shí)并關(guān)閉蜂鳴發(fā)聲器發(fā)出聲響；分?jǐn)?shù)控制部分選用兩片74LS192可逆計(jì)數(shù)器、單脈沖源及數(shù)碼管構(gòu)成。該電路主要完成對(duì)選手分?jǐn)?shù)的加減控制功能。該部分電路共有三個(gè)按鍵，分別為：分?jǐn)?shù)復(fù)位、加分與減分鍵。均由主持人控制。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、搶答電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電路如圖1所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS279 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

4、的編號(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。圖1工作過程：74LS148芯片的D0D7輸入端在系統(tǒng)上電時(shí)全部接入高電平1。此時(shí)其輸出端A0A2均為高電平，GS端亦為高電平。由于四個(gè)RS鎖存器的S端分別接入A0A2與Gs端，故，此時(shí)四個(gè)RS鎖存器的S端亦全為高電平。同時(shí)，由于該系統(tǒng)在上電時(shí)Q端默認(rèn)輸出為高電平，而上方的RS鎖存器的Q1又接入四片RS鎖存器的R輸入端。經(jīng)查74LS279的真值表（如圖2）可知該系統(tǒng)在上電時(shí)所有Q輸出端將保持原態(tài)不變，即保持為高電平狀態(tài)。而該原理圖上方的復(fù)位鍵為主持人按下的按鍵，在此鍵被按下的同時(shí)，四個(gè)RS

5、鎖存器的R輸入端全部被置為低電平。經(jīng)查真值表可知，此時(shí)所有Q輸出端均被置為低電平，相應(yīng)地，74LS148的使能端EI端亦被置為低電平，此時(shí)，74LS148處于接受輸入信號(hào)狀態(tài)，選手隨時(shí)可以開始搶答。我們還注意到，74LS48的數(shù)碼管使能端亦被接入上方RS鎖存器的2Q1信號(hào)，在主持人按下復(fù)位按鍵后，數(shù)碼管的顯示亦被斷開。預(yù)示著此時(shí)數(shù)碼管正處于等待輸入編碼狀態(tài)。當(dāng)有選手首先按下?lián)尨鸢存I時(shí)，74LS148的其中一個(gè)輸入端被拉為低電平，輸出端A0A2輸出相應(yīng)的編碼，經(jīng)RS鎖存器鎖存后送入數(shù)碼管譯碼器中。同時(shí)，該RS鎖存器還是在第一個(gè)選手按下?lián)尨疰I的同時(shí)74LS148即被鎖定不再接受數(shù)據(jù)的輸入，真正實(shí)現(xiàn)

6、了搶答這一功能。之后再經(jīng)電阻降壓后送入數(shù)碼管中顯示出來(lái)。這就是整個(gè)搶答電路模塊的工作過程與原理。2、 計(jì)時(shí)模塊電路設(shè)計(jì)該四路搶答器系統(tǒng)定時(shí)模塊時(shí)長(zhǎng)默認(rèn)設(shè)定為30S。選手需要在這30S內(nèi)作出回答。該定時(shí)電路模塊選用的是兩片74LS192可逆計(jì)數(shù)器與若干邏輯門以及秒脈沖信號(hào)源等。其電路設(shè)計(jì)圖如圖3：圖3工作過程：此模塊與搶答模塊有關(guān)聯(lián)。在選手按下?lián)尨疰I的同時(shí)，74LS148的Gs端的低電平就使得兩片可逆計(jì)數(shù)器置數(shù)為30的狀態(tài)，并同時(shí)停止計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)，使得秒脈沖信號(hào)源開始給192芯片正常供應(yīng)信號(hào)，此時(shí)，30S的倒計(jì)時(shí)開始，選手必須在這30S內(nèi)作出回答。下方的若干個(gè)邏輯門的作用則是用以判斷數(shù)碼管的

7、當(dāng)前數(shù)值狀態(tài)。當(dāng)數(shù)碼管顯示0105這幾個(gè)狀態(tài)時(shí)則蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)音。當(dāng)數(shù)碼管顯示00時(shí)則停止蜂鳴器的鳴音且斷開秒脈沖信號(hào)源向兩片192可逆計(jì)數(shù)器芯片供應(yīng)的秒脈沖信號(hào)。此即為整個(gè)倒計(jì)時(shí)電路模塊的原理及工作過程。3、 計(jì)分電路設(shè)計(jì)：整個(gè)四路搶答器系統(tǒng)中此模塊為最簡(jiǎn)單的模塊。僅由兩片74LS192與數(shù)碼管構(gòu)成。其電路設(shè)計(jì)圖如圖4所示。圖4工作過程：在該系統(tǒng)上電時(shí)，由于信號(hào)的細(xì)微延遲可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)碼管顯示不正常，故，在上電后將由稍延時(shí)的單脈沖信號(hào)負(fù)責(zé)為所有數(shù)碼管進(jìn)行一次清零操作。清零后由主持人按下分?jǐn)?shù)復(fù)位鍵為每位選手賦初始分?jǐn)?shù)值100分。之后再根據(jù)選手的回答情況判斷加分或者是扣分的操作。其最小分值為10

8、分。整個(gè)系統(tǒng)電路圖中，數(shù)該模塊最為簡(jiǎn)單。四、總電路工作原理及元器件清單1總原理圖總電路原理圖如圖5所示：圖52 電路完整工作過程描述（總體工作原理）74LS148芯片的D0D7輸入端在系統(tǒng)上電時(shí)全部接入高電平1。此時(shí)其輸出端A0A2均為高電平，GS端亦為高電平。由于四個(gè)RS鎖存器的S端分別接入A0A2與Gs端，故，此時(shí)四個(gè)RS鎖存器的S端亦全為高電平。同時(shí)，由于該系統(tǒng)在上電時(shí)Q端默認(rèn)輸出為高電平，而上方的RS鎖存器的Q1又接入四片RS鎖存器的R輸入端。經(jīng)查74LS279的真值表可知該系統(tǒng)在上電時(shí)所有Q輸出端將保持原態(tài)不變，即保持為高電平狀態(tài)。而該原理圖上方的復(fù)位鍵為主持人按下的按鍵，在此鍵被按

9、下的同時(shí)，四個(gè)RS鎖存器的R輸入端全部被置為低電平。經(jīng)查真值表可知，此時(shí)所有Q輸出端均被置為低電平，相應(yīng)地，74LS148的使能端EI端亦被置為低電平，此時(shí)，74LS148處于接受輸入信號(hào)狀態(tài)，選手隨時(shí)可以開始搶答。我們還注意到，74LS48的數(shù)碼管使能端亦被接入上方RS鎖存器的2Q1信號(hào)，在主持人按下復(fù)位按鍵后，數(shù)碼管的顯示亦被斷開。預(yù)示著此時(shí)數(shù)碼管正處于等待輸入編碼狀態(tài)。當(dāng)有選手首先按下?lián)尨鸢存I時(shí)，74LS148的其中一個(gè)輸入端被拉為低電平，輸出端A0A2輸出相應(yīng)的編碼，經(jīng)RS鎖存器鎖存后送入數(shù)碼管譯碼器中。同時(shí)，該RS鎖存器還是在第一個(gè)選手按下?lián)尨疰I的同時(shí)74LS148即被鎖定不再接受數(shù)

10、據(jù)的輸入，真正實(shí)現(xiàn)了搶答這一功能。之后再經(jīng)電阻降壓后送入數(shù)碼管中顯示出來(lái)。這就是整個(gè)搶答電路模塊的工作過程與原理。在選手按下?lián)尨疰I的同時(shí)，74LS148的Gs端的低電平就使得兩片可逆計(jì)數(shù)器置數(shù)為30的狀態(tài)，并同時(shí)停止計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)，使得秒脈沖信號(hào)源開始給192芯片正常供應(yīng)信號(hào)，此時(shí)，30S的倒計(jì)時(shí)開始，選手必須在這30S內(nèi)作出回答。下方的若干個(gè)邏輯門的作用則是用以判斷數(shù)碼管的當(dāng)前數(shù)值狀態(tài)。當(dāng)數(shù)碼管顯示0105這幾個(gè)狀態(tài)時(shí)則蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)音。當(dāng)數(shù)碼管顯示00時(shí)則停止蜂鳴器的鳴音且斷開秒脈沖信號(hào)源向兩片192可逆計(jì)數(shù)器芯片供應(yīng)的秒脈沖信號(hào)。此即為整個(gè)倒計(jì)時(shí)電路模塊的原理及工作過程。在該系統(tǒng)上電時(shí)，由于信號(hào)的細(xì)微延遲可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)碼管顯示不正常，故