數(shù)字式搶答器課設(shè)報(bào)告

1、摘 要數(shù)字式競賽搶答器主要由74系列集成電路組成。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。電路上電后在搶答前，由主持人進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位，確定搶答允許時(shí)間。主持人發(fā)出搶答命令同時(shí)按下啟動(dòng)定時(shí)開關(guān)。搶答者聽到搶答開始命令后，通過各自的按鈕開關(guān)輸入搶答信號(hào)。數(shù)字搶答器具有數(shù)字顯示搶答者序號(hào)功能。同時(shí)配有聲、光報(bào)警，并且有搶答序號(hào)鎖定功能。對犯規(guī)搶答者（包括提前搶答和超時(shí)搶答）除有聲、光報(bào)警外，還有顯示搶答犯規(guī)者序號(hào)功能。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器，譯碼器，方波目 錄摘要 i第1章 概述 1第2章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 3 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 2.2 設(shè)計(jì)要求 xx第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) xx 3.1方

2、案論證 xx 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) xx 3.2.1 結(jié)構(gòu)框圖及說明 xx 3.2.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理 xx3.3 單元電路設(shè)計(jì) 3.3.1單元電路工作原理 3.3.2元件參數(shù)選擇第4章 軟件仿真 4.1 仿真電路圖 4.2 仿真過程 4.2 仿真結(jié)果第5章 安裝調(diào)試 5.2 安裝調(diào)試過程5.3 故障分析第6章 結(jié)論第7章 使用儀器設(shè)備清單參考文獻(xiàn)收獲、體會(huì)和建議第1章 概述搶答器在競賽中有很大用處，它能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第1搶答者。通過搶答器的指示燈顯示、數(shù)碼顯示和警示蜂鳴等手段指示出第l搶答者。其要求達(dá)到以下條件：一搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)

3、與選手的編號(hào)相對應(yīng)，分別用s0s7表示。二給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。三搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存與顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在led數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。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。四搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人根據(jù)題目難度設(shè)定(如30s)。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器立即進(jìn)行減計(jì)時(shí)，并用指示燈顯示剩余時(shí)間，指示燈滅則不能再搶答。五參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)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)和搶答時(shí)

4、刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。六如果定時(shí)時(shí)間已到，卻沒有選手搶答時(shí)，本次搶答無效，禁止選手超時(shí)后搶答，若選手超時(shí)后搶答，則在led數(shù)碼管上顯示超時(shí)搶答選手序號(hào)，并發(fā)出蜂鳴警報(bào)。第2章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)一、設(shè)計(jì)目的1. 進(jìn)一步熟悉中、小規(guī)模數(shù)字集成電路的工作原理及使用方法。2. 掌握數(shù)字式搶答器的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容電路上電后在搶答前，由主持人進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位，確定搶答允許時(shí)間。主持人發(fā)出搶答命令同時(shí)按下啟動(dòng)定時(shí)開關(guān)。搶答者聽到搶答開始命令后，通過各自的按鈕開關(guān)輸入搶答信號(hào)。數(shù)字搶答器具有數(shù)字顯示搶答者序號(hào)功能。同時(shí)配有聲、光報(bào)警，并且有搶答序號(hào)鎖定功能。對

5、犯規(guī)搶答者（包括提前搶答和超時(shí)搶答）除有聲、光報(bào)警外，還有顯示搶答犯規(guī)者序號(hào)功能。2.2 設(shè)計(jì)要求完成原理圖設(shè)計(jì)、模擬仿真，按要求完成設(shè)計(jì)報(bào)告。1.理論設(shè)計(jì)部分獨(dú)立完成系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)。說明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，應(yīng)達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行方案論證，確定設(shè)計(jì)方案。畫出電路圖，說明各部分電路的工作原理，初步選定所使用的各種器件的主要參數(shù)及型號(hào)，列出元器件明細(xì)表。2.模擬仿真根據(jù)理論設(shè)計(jì)用multisim 7在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真。驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的正確性。分析電路的工作原理，寫出仿真報(bào)告。3.安裝調(diào)試部分實(shí)現(xiàn)給定的數(shù)字式搶答器，進(jìn)行單元測試和系統(tǒng)調(diào)試。若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，排除系統(tǒng)故障，分析并記錄系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因，并將此

6、部分內(nèi)容寫在報(bào)告中。4.寫出課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 方案論證制作搶答器可以采用多種設(shè)計(jì)方案，可以用單片機(jī)來完成，它的功能強(qiáng)大制作簡單，并且外圍的元件也很少；也可以用plc來實(shí)現(xiàn)，制作也是比較簡單的 ；還可以用我們學(xué)過的eda技術(shù)來制作；最后也可以用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)，它的原理也比較簡單，集成塊得價(jià)格也比較便宜而且易購買，與我們學(xué)完的數(shù)字電路聯(lián)系緊密，能將我們所學(xué)知識(shí)用于實(shí)際，對鞏固所學(xué)知識(shí)有重要意義，用了一些成型電路，如ne555標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖電路等，使總體方案易于實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用的是數(shù)字電路。3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1 結(jié)構(gòu)及框圖說明我們可以將八路搶答開關(guān)與鎖存器相連，使得輸入鎖存器

7、的直接是各位選手的高低電平，而非bcd碼。然后經(jīng)過優(yōu)先編碼電路、譯碼電路后顯示在led數(shù)碼管上；同時(shí)，由主持人控制開關(guān)以及其他部分的線路通過門電路實(shí)現(xiàn)對搶答電路和定時(shí)電路的控制。其基本框圖如下（圖3-1）：圖3-1 方案設(shè)計(jì)框圖3.2.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理數(shù)字搶答器由搶答部分電路、定時(shí)部分電路、報(bào)警電路、顯示電路、紅綠指示燈幾部分組成。其系統(tǒng)原理圖如圖3-2所示圖3-2數(shù)字搶答器系統(tǒng)原理圖該電路的根本任務(wù)是準(zhǔn)確地判斷出第一搶答者的信號(hào)并將其鎖存。實(shí)現(xiàn)這一功能可用觸發(fā)器和鎖存器等。在得到第一搶答信號(hào)后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組再次發(fā)出搶答信號(hào)也無效。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號(hào)應(yīng)該在

8、主持人發(fā)出搶答命令后才有效。當(dāng)電路形成第一搶答信號(hào)之后，由數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示出組別。還可以用鑒別出的第一搶答信號(hào)控制一個(gè)具有兩種工作頻率的交替變化的音頻振蕩器工作，使其推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出兩個(gè)笛音音響，表示該題搶答有效。圖1所示為總體方框圖。它由主體電路和擴(kuò)展電路組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)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。其工作過程為：接通電源后，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間；當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說

9、一聲“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)置于“開始”狀態(tài)，揚(yáng)聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)問內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答器完成以下四項(xiàng)工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；控制電路要對輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；控制電路要使定時(shí)器停止工作，定時(shí)顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)，將系統(tǒng)恢復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶

10、答。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。3.3 單元電路設(shè)計(jì)3.3.1 單元電路工作原理搶答電路如圖2所示。該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手搶答，使其按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼器74lsl48和rs鎖存器74ls373可以完成上述功能。圖3-3數(shù)字搶答電路其工作原理為：當(dāng)主持人控制開關(guān)s置于“清除”端時(shí)，rs觸發(fā)器的r端均為0，4個(gè)觸發(fā)器輸出端(4q1q)全部為低電平0。于是74ls48的bi=0，顯示器滅燈；74lsl48的使能輸入端ie=0，74lsl48處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。

11、當(dāng)主持人開關(guān)s置于“開始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，輸入端i7i0等待輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)(如按下按鈕s5)，74lsl48的輸出y2y1yo=010，gs=0，經(jīng)rs鎖存后，1q=1，bi=1，74ls48處于工作狀態(tài)，4q3q2q=101，經(jīng)74ls48譯碼后，顯示器顯示為“5”。此外，1q=1，使74lsl48的ie端為高電平1，但由于lq的輸出仍維持高電平不變，所以74lsl48仍處于禁止工作狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入，其他按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人控制

12、開關(guān)s，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。如有再次搶答需由主持人將s開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。（2） 74ls373地址鎖存器功能實(shí)現(xiàn)：圖3-4 74ls373引腳功能圖1腳是輸出使能(oe),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時(shí),不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,g)如何,輸出2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài));當(dāng)1腳是低電平時(shí),只要11腳(鎖存控制端,g)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿,輸出2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)

13、、15(q5)、16(q6)、19(q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài).鎖存端le 由高變低時(shí)，輸出端8 位信息被鎖存，直到le 端再次有效。 當(dāng)三態(tài)門使能信號(hào)oe為低電平時(shí)，三態(tài)門導(dǎo)通，允許q0q7輸出，oe為高電平時(shí)，輸出懸空。當(dāng)74ls373用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使oe為低電平，此時(shí)鎖存使能端c為高電平時(shí)，輸出q0q7 狀態(tài)與輸入端d1d7狀態(tài)相同；當(dāng)c發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端d0d7 數(shù)據(jù)鎖入q0q7。51單片機(jī)的ale信號(hào)可以直接與74ls373的c連接。當(dāng)74ls373用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使oe為低電平，此時(shí)鎖存使能端c為高電平時(shí)，輸出q0q7 狀態(tài)與輸入

14、端d1d7狀態(tài)相同；當(dāng)c發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端d0d7 數(shù)據(jù)鎖入q0q7。51單片機(jī)的ale信號(hào)可以直接與74ls373的c連接。在mcs-51單片機(jī)系統(tǒng)中，常采用74ls373作為地址鎖存器使用，其連接方法如上圖所示。其中輸入端1d8d接至單片機(jī)的p0口，輸出端提供的是低8位地址，g端接至單片機(jī)的地址鎖存允許信號(hào)ale。輸出允許端oe接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。(2) 74ls148優(yōu)先編碼器功能實(shí)現(xiàn)：編碼器的邏輯功能是將輸入信號(hào)中的一個(gè)有效信號(hào)變換成相應(yīng)的一組二進(jìn)制代碼輸出。普通編碼器在同一時(shí)刻內(nèi)只允許對一個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼，否則輸出的代碼會(huì)發(fā)生混亂。而在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以

15、上編碼信號(hào)。當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼。74ls148的內(nèi)部構(gòu)造圖和引腳功能圖如圖3-5和3-6所示。圖3-5 74ls148內(nèi)部構(gòu)造圖圖3-6 74ls148引腳功能圖編碼數(shù)據(jù)輸入端： 、共8線，優(yōu)先級(jí)最高, 優(yōu)先級(jí)最低。輸入使能端：當(dāng)=0時(shí)，編碼器工作。編碼數(shù)據(jù)輸出端：、 組成三位二進(jìn)制譯碼輸出。輸出使能端：當(dāng)=0，且無有效信號(hào)輸入時(shí)，=0。優(yōu)先編碼輸出端 ：當(dāng)=0且有信號(hào)輸入時(shí), =0。功能說明：芯片74ls148的輸入端和輸出端均為低電平有效。圖4是其功能簡圖，圖中電源和地未畫， 是輸入信號(hào)，為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)。為輸入使能端，當(dāng)0時(shí)，允許編碼器

16、進(jìn)行編碼；當(dāng)1時(shí)，編碼器禁止編碼。是輸出使能端，只有當(dāng)0，而均無編碼輸入信號(hào)時(shí)為0。為優(yōu)先編碼輸出端，在0而其中之一有信號(hào)輸入時(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信號(hào)輸入，均不起作用，此時(shí)輸出只按編碼，000。優(yōu)先編碼被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，當(dāng)有多個(gè)外設(shè)申請中斷時(shí)，優(yōu)先編碼器總是給優(yōu)先級(jí)別高的設(shè)備先編碼。 表3.1 74ls148 8線3線優(yōu)先編碼真值表輸 入 輸 出 1 x x x x x x x x 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 x x x x x x x 0 0 0 0 0 1 0

17、x x x x x x 0 1 0 0 1 0 1 0 x x x x x 0 1 1 0 1 0 0 1 0 x x x x 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 x x x 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 x x 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 x 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 （3） 七段共陰極led數(shù)碼管表3.2 七段顯示譯碼器74ls48的功能表十進(jìn)制數(shù) a3a2a1a0abcdefg 說明 0 1 1 1 1 1 1 1 1 測試燈 0 0 0 0 0 0 0 0 熄滅 1 0

18、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 滅0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 顯示0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 顯示1 2 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 顯示2 3 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 顯示3 4 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 顯示4 5 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 顯示5 6 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 顯示6 7 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 顯示7 8 1 1 0 0 0 1 1 1

19、 1 1 1 1 1 顯示8 9 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 顯示9 10 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 無效 11 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 無效 12 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 無效 13 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 無效 14 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 無效 15 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 無效 七段共陰極led數(shù)碼管的功能：1.正常譯碼顯示。=1， =1時(shí)，對輸入為十進(jìn)制數(shù)l15的二進(jìn)制碼（00011111）進(jìn)行譯

20、碼，產(chǎn)生對應(yīng)的七段顯示碼。2.滅零。當(dāng)=1，而輸入為0的二進(jìn)制碼0000時(shí)，只有當(dāng)=1時(shí)，才產(chǎn)生0的七段顯示碼,如果此時(shí)輸入=0 ，則譯碼器的ag輸出全0，使顯示器全滅，所以稱為滅零輸入端。3.試燈。當(dāng)=0時(shí)，無論輸入怎樣，ag輸出全1，數(shù)碼管七段全亮。由此可以檢測顯示器七個(gè)發(fā)光段的好壞。 稱為試燈輸入端。4.特殊控制端?？梢宰鳛檩斎攵?，也可以作為輸出端。 作輸入使用時(shí)，如果=0時(shí)，不管其他輸入端為何值，ag均輸出0，顯示器全滅。因此稱為滅燈輸入端。 作輸出端使用時(shí)，受控于。當(dāng)=0，輸入為0的二進(jìn)制碼0000時(shí)，=0，用以指示該片正處于滅零狀態(tài)。所以，又稱為滅零輸出端。在這里，我們選用與74l

21、s48對應(yīng)的共陰極七段數(shù)碼顯示器。74ls48譯碼驅(qū)動(dòng)器的輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。圖10（a）是共陰式led數(shù)碼管的原理圖，使用時(shí)，共陰極接地，7個(gè)陽極ag由相應(yīng)的bcd七段譯碼器來驅(qū)動(dòng)，如圖3-7所示 圖3-7-1 七段led數(shù)碼管圖3-7-2 七段譯碼器 表3.3 共陰極數(shù)碼顯示器的功能表十進(jìn)制 d c b a a b c d e f g 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 4 0 1 0 0 0 1 1

22、0 0 1 1 5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 6 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 9 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 定時(shí)電路該部分主要由555定時(shí)器、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74ls192減法計(jì)數(shù)電路、74ls48譯碼電路和兩個(gè)7段數(shù)碼管及相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74lsl92實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路74i。$48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)。由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答

23、時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74ls192進(jìn)行設(shè)計(jì)，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)器開始減法計(jì)數(shù)工作，如果沒有人搶答，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)以后選手搶答無效。電路圖如下：圖3-8定時(shí)電路報(bào)警系統(tǒng)由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率f0=1.43(r1+2r2)c1，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。圖3-9 報(bào)警電路3.3.2 元件參數(shù)選擇25序號(hào) 參數(shù)c1 1000ufc2 104fd

24、1 in4007d2 n4007d3 in4007d4 in4007ic2 7809ic2 74ls279ic3 74ls47ic4 74ls148ic5 74ls20ic6 共陽數(shù)碼顯示管led 指示燈r1 9.1kr2 150/1/2wr3 9.1kr4 9.1kr5 510r6 9.1kr7 9.1kr8 3.3k/1/2wr9 9.1kr10 9.1kr11 9.1kr12 510s? s1-s8為觸點(diǎn)開關(guān)v1 蜂鳴器vt1 9014第4章 軟件仿真4.1 仿真電路圖由于仿真電路中的電路元件與實(shí)際操作使用的元件稍有不同，因此仿真電路在實(shí)際電路的基礎(chǔ)之上做下述改動(dòng)：1.實(shí)際操作中，所有的

25、開關(guān)均使用高低電平直流電源。在仿真電路中，用高電平vcc、1k電阻和普通開關(guān)代替。2. 實(shí)際操作中，使用10k電阻和470f電容，使得一次搶答時(shí)間在5秒左右。在仿真電路中，由于仿真過程中的時(shí)間步長非常小，導(dǎo)致得到仿真結(jié)果的時(shí)間過長，因此將電阻的阻值改為40。3. 實(shí)際操作中，我們使用揚(yáng)聲器來實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。在仿真電路中，由于此部分不能用肉眼觀察，也不能在設(shè)計(jì)報(bào)告中得以體現(xiàn)因此將揚(yáng)聲器改為藍(lán)色指示燈，并將5v、1khz方波脈沖發(fā)生器改為5v直流電源，以避免在仿真過程中因燈光閃爍所帶來的不便。4.由于實(shí)際操作中的揚(yáng)聲器與仿真電路中的指示燈供電方式不同，因此將連與其相連的與非門改為與門。仿真電路圖如下

26、：圖4-1 數(shù)字搶答器的整體電路仿真圖4.2 仿真過程4.3 仿真結(jié)果第5章 安裝調(diào)試5.1 安裝調(diào)試過程整個(gè)安裝調(diào)試過程均在數(shù)字電子試驗(yàn)箱上進(jìn)行。具體安裝調(diào)試過程如下：1.用直流電源和點(diǎn)評指示燈檢查導(dǎo)線是否導(dǎo)電。2.切斷電源，按照設(shè)計(jì)電路圖對應(yīng)的相應(yīng)管腳，將高低電平開關(guān)與鎖存器74ls373相連，將鎖存器74ls373與優(yōu)先編碼器74ls148相連，將優(yōu)先編碼器74ls148與譯碼器cd4511相連，將譯碼器cd4511與七段半導(dǎo)體led數(shù)碼管相連，連接與74ls373相連的jk觸發(fā)器。此時(shí)，數(shù)碼管顯示部分已經(jīng)連接完成。3.進(jìn)行第一次調(diào)試。打開總開關(guān)，檢查七段數(shù)碼管是否能正常顯示。若無法正常

27、顯示，則對照電路圖仔細(xì)檢查電路的連接情況，并用實(shí)驗(yàn)箱上的邏輯筆檢查電路中每一處的高低電平情況。4.按照電路圖，連接定時(shí)器部分。本次設(shè)計(jì)使用10k電阻和470f電容，使得一次搶答時(shí)間在5秒左右。按照電路圖，首先連接另一個(gè)jk觸發(fā)器，再連接必要的邏輯門，最后連接紅綠指示燈、揚(yáng)聲器和方波脈沖源。此時(shí)，電路中的所有部分均連接完成。（在555定時(shí)器第三接腳引出一根導(dǎo)線，連接到一個(gè)指示燈上，既可以檢測出555定時(shí)器的定時(shí)作用，也可起到顯示搶答有效時(shí)間的作用。）5.進(jìn)行最后一次調(diào)試。打開總開關(guān)，對電路進(jìn)行相應(yīng)的操作，分別進(jìn)行“犯規(guī)搶答”、“正常搶答”和“超時(shí)搶答”。若電路不能工作正常，則檢查并調(diào)整電路直至整

28、個(gè)電路正常工作為止。5.2 故障分析（1）在連接完成后，顯示器上并未顯示符合要求的數(shù)字，這時(shí)通過測試判斷74ls148的輸出ag與led管的ag段是否連接有錯(cuò)，找出問題。如果這個(gè)環(huán)節(jié)正常，則問題在二極管編碼電路，再逐一進(jìn)行檢查。 （2）倒計(jì)時(shí)間過長，造成此種現(xiàn)象的原因主要在于電阻和電容的大小選取不適。通過修改電容大小達(dá)到符合要求的時(shí)間范圍。 第6章 結(jié)論該搶答器可以實(shí)現(xiàn)停止和開始搶答控制, 并由主持人操縱, 具有定時(shí)功能, 能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第1搶答者, 具有很強(qiáng)的實(shí)用性。該搶答器利用74ls系列的相關(guān)芯片完成搶答器的各部分功能及相關(guān)74ls系列芯片的功能等。我們還可以對搶答器作如下幾

29、個(gè)方面的擴(kuò)展：（1）可以設(shè)計(jì)聲控裝置，在主持人說“開始”時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成清零并開始計(jì)時(shí)的功能；（2）可以設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)分器，便于各組的加分和減分；（3）可設(shè)計(jì)成搶答鍵數(shù)隨意增減的電路，比較方便。第7章 使用儀器設(shè)備清單儀器設(shè)備名稱數(shù)量74ls373地址鎖存器1個(gè)74ls148二進(jìn)制優(yōu)先編碼器1個(gè)cd4511七段譯碼器1個(gè)共陰極七段led半導(dǎo)體數(shù)碼管1個(gè)集成555定時(shí)器1個(gè)jk觸發(fā)器（74ls76集成）2個(gè)與非門（74ls00集成）3個(gè)與門（74ls00集成）1個(gè)或門（74ls00集成）1個(gè)紅色指示燈（犯規(guī)指示及搶答有效時(shí)間指示各一）2個(gè)綠色指示燈1個(gè)揚(yáng)聲器1個(gè)10k電阻1個(gè)470f電容1個(gè)5v、1khz方波脈沖發(fā)生器1個(gè)開關(guān)及導(dǎo)線若干參考文獻(xiàn)1 李晶皎、李景宏.邏輯與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，20092 李景華、杜玉遠(yuǎn). 可編程邏輯器件及eda技術(shù).沈陽：東北大學(xué)出版社，20083 李景宏、馬學(xué)文. 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程.沈陽：東北大學(xué)出版社，20074 張萬忠, 孫晉. 可編程序控制器入門及應(yīng)用m . 北京: 中國電力出版社, 2005. 5 蔡明生電子設(shè)計(jì)北京：高等教育出版社，2004 6 秦曾煌電工學(xué)(下冊)，電子技術(shù)m北京；高等教育出版社，2004 7 顧斌，趙明忠，姜志鵬，等數(shù)字電路eda設(shè)計(jì)西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003 8