四路競賽搶答器設(shè)計與仿真

1、電子技術(shù)課程設(shè)計目錄四路競賽搶答器設(shè)計與仿真2一、設(shè)計目的2二、設(shè)計要求2三、題目分析2四、總體方案2五、具體實現(xiàn)3六、各部分定性說明及定量計算5七、實驗仿真6八、元器件清單8九、設(shè)計心得體會10十、參考文獻11四路競賽搶答器設(shè)計與仿真一、設(shè)計目的1、鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，提高綜合運用本課程所學(xué)知識的能力。2、培養(yǎng)根據(jù)設(shè)計需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊、圖表和文獻資料的自學(xué)能力。3、通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計計算和選取元器件、電路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。4、學(xué)會簡單電路的實驗調(diào)試和性能指標(biāo)的測試方法，提高學(xué)生動手能力和進行數(shù)

2、字電子電路實驗的基本技能。5、熟悉和學(xué)會使用multisim10.0這個仿真軟件，畫出仿真電路圖。二、設(shè)計要求設(shè)計并仿真能容納四組參賽隊參賽的聲光顯示搶答器，要求：1）主持人按下復(fù)位后，允許開始搶答，2）有人搶答成功，即發(fā)出光、聲報警信號，并封鎖其他參賽隊搶答信號的輸入主要器件：1）74ls175、74ls04、74ls20；2）發(fā)光二極管、風(fēng)鳴器、三極管等。三、題目分析設(shè)計一臺可供4名選手參加比賽的四路競賽搶答器：1、4名選手編號為：1、2、3、4。各有一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號對應(yīng)，也分別為1、2、3、4。2、每個參賽者控制一個按鈕，用按動按鈕發(fā)出搶答信號。3、設(shè)置一個系統(tǒng)清零和

3、搶答控制開關(guān)，該開關(guān)由競賽主持人控制，用于將電路復(fù)位。4、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后,若有選手按動搶答按鈕,該選手編號立即鎖存,并在對應(yīng)的發(fā)光二極管上顯示,蜂鳴器提示,同時封鎖輸入編碼電路,禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。四、總體方案用一片四d觸發(fā)器74ls175、一片反相器74ls04、三片與非門74ls20以及一個蜂鳴器、四個發(fā)光二級管、四個搶答器來實現(xiàn)。如圖1，四d觸發(fā)器輸出經(jīng)四輸入與非門到四路搶答按鍵開關(guān)，加到觸發(fā)器的四個輸入端，同時經(jīng)四輸入與非門作為四d觸發(fā)器的時鐘信號，四d觸發(fā)器清零端經(jīng)上拉電阻接電源，同時經(jīng)過清零控制開關(guān)到地。電

4、路簡單成本低，稍加擴展就能達到實用化。圖1五、具體實現(xiàn)圖2是四人（組）參加智力競賽的搶答器電路。 搶答前先清零，1q4q均為“0”，相應(yīng)的發(fā)光二極管led1led4都不亮；均為“1”，“與非”門g1輸出為“0”，蜂鳴器不響。同時，g2輸出為“1”，將g3打開，時鐘脈沖c可以經(jīng)過g3進入d觸發(fā)器的c端。此時，由于s1s4均未按下，1d4d均為“0”，所以觸發(fā)器的狀態(tài)不變。搶答開始，若s1首先被按下，1d和1q均變?yōu)椤?”，相應(yīng)的發(fā)光二極管led1亮；變?yōu)椤?”，g1的輸出為“1”，揚聲器發(fā)響。同時，g2輸出為“0”，將g3封閉，時鐘脈沖c便不能經(jīng)過g3進入d觸發(fā)器。由于沒有時鐘脈沖，因此再接著按

5、其它按鈕，就不起作用了，觸發(fā)器的狀態(tài)不會改變。搶答判斷完畢，清零，準(zhǔn)備下次搶答。圖2圖3圖3是四人搶答器加驅(qū)動后，連接譯碼管可分別顯示出數(shù)字“1、2、3、4”的電路。六、各部分定性說明及定量計算由一片4d觸發(fā)器74ls175，一片反相器74ls04，三片與非門74ls20，4個搶答按鍵，1個清零復(fù)位按鍵，一個蜂鳴器和4個發(fā)光二極管led1、led2、led3、led4組成。搶答開始前，主持人按動清零鍵清零復(fù)位，作好搶答準(zhǔn)備，搶答選手開始搶答。若1選手按下，對應(yīng)的指示燈led1點亮，蜂鳴器發(fā)出一聲“滴”的響聲，此時，若2選手、3選手、4選手紛紛都按下，均不改變顯示狀態(tài)，維持led1燈亮，1選手回

6、答完問題后，開始下一題搶答前，主持人必須按動清零鍵清零。同樣，其他2、3、4任何一個選手首先按下?lián)尨鹌鲹尨饡r，剩余的選手按下的搶答器的led燈都不會亮，只有首先按下的選手的led燈會亮，就這樣，四路競賽搶答器能夠工作起來。七、實驗仿真上圖中的74ls175為一四路的鎖存器，當(dāng)clk引腳輸入上升沿時，1d-4d被鎖存到輸出端（1q-4q）。在clk其他狀態(tài)時，輸出與輸入無關(guān)。電路通電后，按下復(fù)位按鍵，1q、q2、q3、q4輸出高電平，與之相連接的指示用的四個led全熄滅。同時用它們作為輸入的與非門u6a輸出為低電平。電路進入準(zhǔn)備狀態(tài)。這時，假設(shè)有按鍵s2被按下，與非門u7a的輸出將由低變成高電平

7、，形成一個上升沿經(jīng)過兩個非門的延遲后作為175 clk的輸入。clk得到上升沿后會將1d上的數(shù)據(jù)鎖存，這時由于s2 是按下的，1d上應(yīng)為高電平，故175的1q輸出為低電平。對應(yīng)的led 被點亮，同時與非門u6a的輸出也變?yōu)楦唠娖?。它為高電平后，按鍵的兩端都為高電平，故按下除復(fù)位之外的任何的按鍵都將不會發(fā)生電路狀態(tài)的變化，即輸入被鎖定。達到了既定的功能目標(biāo)。 然后發(fā)光二極管發(fā)光原理作出下圖就可以使led燈發(fā)光了。八、元器件清單名稱數(shù)量管腳圖說明74ls041集成的非門電路。實現(xiàn)非邏輯關(guān)系，具備條件時不發(fā)生，而條件不具備時發(fā)生。npn三極管1在電路中起放大器作用，放大高頻信號，使蜂鳴器發(fā)出聲音。7

8、4ls175n1集成4d觸發(fā)器發(fā)光二極管4紅黃綠藍4種顏色led作為燈光顯示。蜂鳴器1當(dāng)有參賽者按搶答按鈕，蜂鳴器會發(fā)出聲響，作為報警器電阻器5有四個阻值為50和一個阻值為4.7k的電阻器。電源45v的直流電源。與門1實現(xiàn)與邏輯關(guān)系，當(dāng)輸入信號滿足某種條件時才有輸出。時鐘脈沖產(chǎn)生時鐘脈沖使d觸發(fā)器工作雙擲開關(guān)4作為a、b、c、d四位參賽者搶答的按鈕九、設(shè)計心得體會通過搶答器的課程設(shè)計，使我對與非門以及觸發(fā)器等芯片有了更深的了解，對課本上的知識有了進一步的掌握。本課題在multisim10.0環(huán)境下仿真能夠?qū)崿F(xiàn)課題要求。 四人搶答器由四個指示燈“l(fā)ed1”、“l(fā)ed2”、“l(fā)ed3”、“l(fā)ed4

9、”組成。主持人首先提出問題，在搶答前，主持人按一下清零鍵清零，為搶答做好準(zhǔn)備。若有人搶答，選手甲乙丙丁可以分別按下?lián)尨鸢存I,則對應(yīng)的指示燈點亮，選手答題。在這個過程中，其他人即使按鍵，也不能改變指示燈的狀態(tài)，不會給答題人造成影響。通過這次課程設(shè)計,我學(xué)到了很多書本上沒有的實際的知識,熟悉了一些元器件、芯片在工程中的靈活運用，比如4d觸發(fā)器74ls175、反相器74ls04，與非門74ls20， 清零復(fù)位鍵，蜂鳴器的使用。在設(shè)計及制作過程中，遇到過一些困難，比如對書的不熟悉、對電路圖設(shè)計沒有頭緒、不知怎么安裝仿真軟件、不知怎樣使用仿真軟件multisim等等，不過通過上網(wǎng)和去圖書館查資料都一一的

10、解決之，并且在網(wǎng)上搜集到了一些元器件及電路的相關(guān)資料，通過自己的分析與思考，用于自己的設(shè)計報告書中。我相信這些對我以后的學(xué)習(xí)及工作是非常有幫助的，還有最重要的是我學(xué)會了自學(xué)的方法，不懂和不清楚的地方我會自己去尋找答案，這對我今后離開學(xué)校，踏上社會是相當(dāng)有幫助的。其次是進一步熟練地掌握和運用了相關(guān)的專業(yè)軟件，比如multisim10.0仿真軟件，又讓我懂得了一個電路作圖軟件，提高了我們自身的專業(yè)素質(zhì)，這也是我們工科學(xué)生所必須掌握的基礎(chǔ)技能。同時也深深的體會到，我們書本上所學(xué)的知識和實際的東西相差甚遠，我們所不懂的知識還有很多，因此今后我們要更加注重實際方面的鍛煉和運用。完成這次電子課程設(shè)計后，讓我獲益匪淺的同時又為我這學(xué)期期末考試的復(fù)習(xí)作了很好的鋪墊，但是這次設(shè)計我發(fā)現(xiàn)自己存在很多不足，設(shè)計過程也有很多不是那么滿意的地方，請老師多多指出，我會認(rèn)真改正，并在以后的學(xué)習(xí)中汲取教訓(xùn)。最后感謝老師給我提供這樣一次受益匪淺的機會，讓我學(xué)到很多以前從不了解的知識。十、參考文獻1 李中發(fā)主編 電子技術(shù) 北京：中國水利水電出版社，2005。2 李中發(fā)主編 電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：中國水利水電出版社，2004。3 張欽雙主編 實用電子電路200例 北京： 機械工業(yè)出版社，2003。4 湯勉剛主編 公共課實驗教程 成都：西南交