基于Multisim的路智力競(jìng)賽搶答器完整版

基于Multisim的路智力競(jìng)賽搶答器完整版基于MuItisim10的4路搶答器《硬件實(shí)訓(xùn)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí):組員：指導(dǎo)老師:時(shí)間：設(shè)計(jì)題目錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2。 課程設(shè)計(jì)目的錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3。 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4。 基本設(shè)計(jì)原理錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.總體設(shè)計(jì)框圖錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6。 單元電路設(shè)計(jì)方案和原理說(shuō)明錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3。1搶答電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.2發(fā)光二極管顯示電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.3主持人控制開(kāi)關(guān)電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3。4控制電路和秒脈沖產(chǎn)生電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3。5定時(shí)、譯碼、顯示電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3。6完整電路圖錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。元件清單錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.電路仿真錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。9.心得體會(huì)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。10.參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。、設(shè)計(jì)題目四路智力競(jìng)賽搶答器二、 課程設(shè)計(jì)目的1、培養(yǎng)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)能力。2、 掌握搶答器電腦設(shè)計(jì)方法。三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求3。 1設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供4名選手或4個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號(hào)分別是1、2、3、4、5、6、7、4,各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是SO、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7o給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開(kāi)始。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，相應(yīng)選手的燈亮。封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的信號(hào)燈一直亮到主持人將系統(tǒng)清零為止。用中小規(guī)模集成電路組成智力競(jìng)賽搶答器電路，畫(huà)出各單元電路圖和總體邏輯框圖，正確描述各單元功能，合理選用電路器件，畫(huà)出完整的電路設(shè)計(jì)圖以及寫(xiě)出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。3o2設(shè)計(jì)要求搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始'’鍵后，要求定時(shí)器立即減計(jì)時(shí)，并用顯示器顯示。參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，相應(yīng)選手的燈亮，顯示器上顯示搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時(shí)搶答的時(shí)間巳到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)短暫報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。四、 基本設(shè)計(jì)原理4路智力競(jìng)賽搶答器，當(dāng)有人按下按鈕后，代表他這一組的發(fā)光二極管就亮了，同時(shí)，別組成員按下按鈕時(shí)，則不會(huì)使自己這一組的燈亮。要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，我們可以用鎖存器或者觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兌寄艽鎯?chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)字。主持人有一個(gè)開(kāi)始鍵，當(dāng)這個(gè)鍵按下時(shí)，才會(huì)使搶答器正常工作；當(dāng)這個(gè)鍵彈起時(shí),無(wú)論4個(gè)選手如何按按鈕，他們各自所對(duì)的發(fā)光二極管都不會(huì)亮。這個(gè)開(kāi)關(guān)我們可以用芯片上的清零端或者使能端來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，既然是搶答器，就會(huì)有時(shí)間限制，我們需要一個(gè)倒計(jì)時(shí)器，并且需要將時(shí)間顯示,我們可以用相關(guān)的芯片實(shí)現(xiàn)這一功能，具體設(shè)計(jì)在下面的設(shè)計(jì)中會(huì)有詳細(xì)的敘述.每次搶答完后，主持人都會(huì)將時(shí)間重新置數(shù)，這一功能也可以通過(guò)芯片上的相應(yīng)端口來(lái)實(shí)現(xiàn).五、 總體設(shè)計(jì)框圖它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能使代表該選手的發(fā)光二極管發(fā)光，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能以及將時(shí)間顯示出來(lái).六、單元電路設(shè)計(jì)方案和原理說(shuō)明智力搶答器包括搶答電路，發(fā)光二極管顯示電路，主持人控制開(kāi)關(guān)電路，控制電路，秒脈沖產(chǎn)生電路,定時(shí)、譯碼、顯示電路。下面對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)敘述。6.1搶答電路搶答電路的功能有兩個(gè)：1、能分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供顯示電路使用；2、使其他選手的按鈕操作無(wú)效。搶答電路包括集成D觸發(fā)器74LS374和4個(gè)開(kāi)關(guān)。374為具有三態(tài)輸出的四D邊沿觸發(fā)器，且是上跳沿觸發(fā)的。當(dāng)一個(gè)脈沖的上升沿到來(lái)時(shí)，輸出Q端的值為相應(yīng)D端的值.0C端為使能端，低電平有效，當(dāng)0C接高電平時(shí)，處于高阻狀態(tài)，0C端接低電平時(shí)，芯片能夠正常工作。4個(gè)D端接4個(gè)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)另一端接高電平.CLK端接脈沖信號(hào)。下圖即是搶答電路電路圖.C-KQoQtQQQQQ1234COS37C-KQoQtQQQQQ1234COS37圖為搶答電路6。2發(fā)光二極管顯示電路發(fā)光二極管顯示電路是由4個(gè)發(fā)光二極管組成，由于在仿真時(shí)要觀察燈的亮與熄滅，所以用燈來(lái)代替一下。4個(gè)燈的一端分別接在74LS374的4個(gè)Q端，另一端分別接地。當(dāng)Q端輸出為高電平時(shí)，燈就會(huì)被點(diǎn)亮,否則就會(huì)熄滅。下圖即為發(fā)光二極管顯示電路。

圖為發(fā)光二極管顯示電路6.3主持人控制開(kāi)關(guān)電路主持人控制開(kāi)關(guān)有很多作用，當(dāng)這個(gè)開(kāi)關(guān)彈起時(shí)，74LS374將不工作，并且可以控制譯碼顯示電路的清零和置數(shù)功能。我們先來(lái)介紹一下計(jì)數(shù)器74LS192的功能。下圖為74LS192功能表。同回冋藺向冋崗ET4J^lW跖AT4n同回冋藺向冋崗ET4J^lW跖AT4nCP^CPV屯UNLiCJi占我渋"L.口，，： *口產(chǎn)ye"L X X X XX.X X[iaoa0 0M1古爲(wèi)外％色外由*0 1. f 1 XXXXQ | | t K X X XQ i. 1 1 K KK X從以上兩個(gè)圖可知,CR端為清零端，當(dāng)CR端為高電平時(shí)，輸出為低電平；CR端為低電平時(shí)，芯片可以進(jìn)行別的功能。在CR端為低電平的情況下，LD端為低電平時(shí)，輸出為4個(gè)D端上的值，這就是我們所說(shuō)的置數(shù)功能。在CR為低電平，LD為高電平的情況下，CPU接脈沖信號(hào)，CPD接高電平，此時(shí)芯片處于加計(jì)數(shù)狀態(tài)；CPU接高電平，CPD接脈沖信號(hào)，此時(shí)芯片處于減計(jì)數(shù)狀態(tài)；CPU和CPD均接高電平，芯片處于保持的狀態(tài).基于對(duì)74LS192的了解，我們可以將清零端和置數(shù)端作為主持人控制開(kāi)關(guān)電路的一部分.我們將CR端和LD端分別接兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)一端接高電平，一端接低電平。下圖即為主持人控制開(kāi)關(guān)電路。6O4控制電路、報(bào)警電路和秒脈沖產(chǎn)生電路控制電路是由4個(gè)或門(mén)組成的。74LS374的4個(gè)輸出端分別接在4個(gè)兩輸入或門(mén)的輸入端上，每?jī)?/p>

組的輸出有分別接在另一個(gè)或門(mén)的輸出端，最后輸出端和脈沖信號(hào)接在一個(gè)或門(mén)的輸入端，輸出端接在74LS374的脈沖輸入端和74LS192的CPD端。當(dāng)有一人按下了搶答開(kāi)關(guān)后，所對(duì)應(yīng)的Q端輸出為高電平，經(jīng)過(guò)幾個(gè)或門(mén)后，最后輸入74LS374和74LS192的脈沖輸入端的信號(hào)固定為高電平，則我們將脈沖信號(hào)鎖住了，無(wú)論別的搶答開(kāi)關(guān)按下與否，都不會(huì)影響結(jié)果.這就起到了控制電路的作用。報(bào)警電路中，使用燈來(lái)表示，當(dāng)無(wú)人搶答時(shí)，指示燈亮.秒脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路可以通過(guò)555定時(shí)器得以實(shí)現(xiàn)，但在此次設(shè)計(jì)中，我們?yōu)榱撕?jiǎn)便，直接用方波電源來(lái)實(shí)現(xiàn),將其周期改為1秒即可。下圖為控制電路和秒脈沖產(chǎn)生電路電路圖.6o5定時(shí)、譯碼、顯示電路定時(shí)、譯碼、顯示電路是由74LS44譯碼器,74LS192計(jì)數(shù)器和七段數(shù)碼管構(gòu)成的。在仿真時(shí)我們用的是將譯碼器和七段數(shù)碼管集成之后的一個(gè)數(shù)碼管，這樣可以使我們?cè)诜抡鏁r(shí)稍微簡(jiǎn)單一些。我們將74LS192的四個(gè)輸入端DCBA端分別接上高電平,低電平，低電平，高電平，則通過(guò)譯碼器在七段數(shù)碼管上顯示9,然后通過(guò)減計(jì)數(shù)，依次減一，當(dāng)搶答按鈕按下時(shí)，控制電路將會(huì)鎖住脈沖信號(hào)，因此數(shù)碼管應(yīng)該顯示當(dāng)前數(shù)字不變.直至下一次搶答時(shí)，主持人通過(guò)置數(shù)重新將其置為9。下圖為定時(shí)、譯碼、顯示電路。U1131.￥.恁.為=■對(duì)Krv■Sdocc-U1131.￥.恁.為=■對(duì)Krv■Sdocc-6.6完整電路圖.1I.c-c■■CO七、元件清單十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器74LS192X1.1I.c-c■■CO七、元件清單十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器74LS192X1D觸發(fā)器D觸發(fā)器電阻器包(RPACK1*4SIP)X1開(kāi)關(guān)DSWPK_4*1,TD_SW1X3LAMP5v1wX9或門(mén)74HC32D4VX9示波器XSC1X1時(shí)鐘電壓源CL0CKVOLTAGEX1非門(mén)7404NX1數(shù)碼管DCDHEXYELLOW四、電路仿真1、當(dāng)主持人開(kāi)關(guān)電路的按鈕彈起時(shí)，即使別的搶答按鈕按下時(shí)，發(fā)光二極管也不會(huì)亮。下圖是這種情況的仿真結(jié)果XI由上圖可知,J12彈起時(shí)，雖然J1中的開(kāi)關(guān)3閉合，但是發(fā)光二極管仍然是熄滅的，這也證明了上文的結(jié)論。2、當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，如果有一組巳經(jīng)先將搶答開(kāi)關(guān)按下后，其余的組再將搶答開(kāi)關(guān)按下時(shí),他們所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管也不會(huì)亮。O--E-E-D-心D-wr.O--E-E-D-心D-wr.1,芬I芬:J■-E-在J1中的開(kāi)關(guān)4先按下的情況下，雖然后面的開(kāi)關(guān)1、6、7也按下了，但是也只有由開(kāi)關(guān)4控制的燈X4亮，而別的燈都沒(méi)有亮。這也就證明前文結(jié)論的正確。3、當(dāng)開(kāi)始正常搶答后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)無(wú)人搶答時(shí)，報(bào)警指示燈X9亮，數(shù)碼管顯示當(dāng)前搶答剩余時(shí)間.4、當(dāng)開(kāi)始正常搶答后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)有人搶答后，數(shù)碼管上應(yīng)該顯示當(dāng)前的數(shù)字不變，直到主持人在下一個(gè)問(wèn)題時(shí)將其重新置數(shù).主持人在下一個(gè)問(wèn)題時(shí)將其重新置數(shù).J1中開(kāi)關(guān)5按下了，他所對(duì)應(yīng)的燈X5也亮了，而此時(shí)數(shù)碼管顯示為5,并且不再變化了，這也證明了前文結(jié)論的正確。

九、心得體會(huì)這一次的課程設(shè)計(jì)老師，沒(méi)有限定我們用什么仿真軟件，給了我們一定的空間。常用的仿真軟件有三個(gè)，分別是Pespice,prote1和matlab，這三個(gè)軟件都各有利弊:pespice的仿真功能比protel強(qiáng)，protel主要是焊制電路板的，matlab的畫(huà)圖功能很強(qiáng)悍（在做信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)里有深刻體驗(yàn)）。在這一次課程設(shè)計(jì)中，我選擇Multisim仿真軟件。對(duì)于Mu1tisim仿真軟件，在沒(méi)用之前，我感覺(jué)很難。首先，這個(gè)軟件是全英文的，大部分的專(zhuān)業(yè)詞匯都是我們不認(rèn)識(shí)的，這也增加了我們學(xué)習(xí)軟件的難度，雖然它有漢化的，但很多重要的設(shè)置是無(wú)法漢化的，自己所需要用的全憑自學(xué)。因此，第一次接觸它時(shí)說(shuō)它不難那是假的。但是，當(dāng)我們開(kāi)始用它時(shí)，發(fā)現(xiàn)他并沒(méi)有想象中的那么難，其實(shí)，我們只需要怎么畫(huà)圖和仿真就行了，至于別的，我們不需要怎么會(huì)用，以后有時(shí)間自己再學(xué)習(xí)就可以了。我到圖書(shū)館找了相關(guān)的書(shū)籍。經(jīng)過(guò)一番努力地尋找，我終于找到了一本書(shū)。但是，回來(lái)一看，我發(fā)現(xiàn)這本書(shū)所講的和我用的軟件不是一個(gè)版本的。我想啊，雖然不是一個(gè)版本，但也應(yīng)該差不多的，最起碼基本功能應(yīng)該一樣。果然，和我想的一致。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索，我終于學(xué)會(huì)了畫(huà)圖.我做的題目是4路智力競(jìng)賽搶答器，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的準(zhǔn)備，我終于在軟件上畫(huà)出了相應(yīng)的圖，其中最麻煩的是不知如何接七段數(shù)碼管，因?yàn)榻由线@個(gè)的話(huà)，在做仿真時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，最后，我決定用四角的數(shù)碼管來(lái)做仿真，這個(gè)四腳的是譯碼器和七段數(shù)碼管集成的，因此連線方面倒省