畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）八路競賽搶答器的設(shè)計(jì)

1、天天空空 大大學(xué)學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文（ 2011 屆）屆）題目： 八路競賽搶答器的設(shè)計(jì) 教學(xué)院系 機(jī)械學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化 學(xué)生姓名 小王 指導(dǎo)教師 小張 評 閱 人 小李 二一一 年 六 月 五號 八路競賽搶答器的設(shè)計(jì)八路競賽搶答器的設(shè)計(jì)哦哦哦（天空大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，馬街 牛莊 655428）摘摘 要：要：本文介紹了一種用常用數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答和顯示選手編號外功能外，還具有搶答定時(shí)報(bào)警，倒計(jì)時(shí)讀秒，讀選手編號，回答時(shí)限顯示與語音報(bào)警，計(jì)分系統(tǒng)功能。主持人通過時(shí)間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系

2、統(tǒng)在搶答最后定時(shí)內(nèi)，將完成自動倒計(jì)時(shí)顯示和讀秒。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無人搶答，則系統(tǒng)發(fā)出語音發(fā)響，提示工作人員本輪搶答無效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能；若有人搶答，則時(shí)限回答電路立即顯示并立即開始倒計(jì)時(shí)，限時(shí)內(nèi)回答問題有效，回答正確，通過主持人按鈕加分，回答錯誤，通過主持人按鈕減分。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：搶答器；設(shè)計(jì)；定時(shí)；倒計(jì)時(shí)讀秒；計(jì)分。 the design of the zhuhai vies to answer first competitionooo（ tiankong university transportation machinery and civil

3、engineering institute ， ） abstract: in this paper, the electric circuit and designing thought of an answering racer based on the common-used series of 74 ic with 8-wire is introduced, and its function is also described. the answering races function includes timing, counting, and alarming, besides th

4、e basic function of an answering racer. the host sets the provided time for the answering race through the time-setting switch, after this the system will count down the time automatically. if anybody answer the question on time, the counting of time will stop; if nobody answer the question on time,

5、 the alarm will give out some sound, helping the host know the race in this turn is of no use, so the function of alarming is achieved.key words：vies to answer first device; design; timing; countdown doumiao; scoring.目錄1 前言.11.1 搶答器的應(yīng)用.11.2 無線搶答器.11.3 有線搶答器.21.2.2 電子搶答器.21.2.3 plc 搶答器.21.2.4 電腦搶答器.2

6、2 設(shè)計(jì)任務(wù)要求及系統(tǒng)功能簡介.42.1 基本功能.42.2 擴(kuò)展功能.43 設(shè)計(jì)分析.53.1 基本設(shè)計(jì)分析.53.2 搶答設(shè)計(jì)分析.53.3 語音設(shè)計(jì)分析.63.4 定時(shí)設(shè)計(jì)分析.63.5 回答時(shí)限分析.63.6 計(jì)分系統(tǒng)分析.74 仿真軟件的介紹及仿真部分.84.1 multisim 仿真軟件.84.2 555 多諧振蕩器的仿真.114.2.1 555 定時(shí)器的原理.114.2.2 555 定時(shí)器的應(yīng)用.124.2.3 555 構(gòu)成的多諧振蕩器.144.2.4 555 多諧振蕩器的電阻電容計(jì)算.154.2.4 仿真部分及說面.165 實(shí)現(xiàn)的原理與單元電路圖.185.1 數(shù)字搶答器總體方框

7、圖.185.2 搶答電路.195.2.1 鎖存器 74ls279.205.2.2 鎖存器 74ls279 串電阻計(jì)算.205.2.3 編碼器 74ls148.215.2.4 編碼器 74ls148 前串電阻計(jì)算.225.2.4 搶答電路中發(fā)光二極管 d1 電阻計(jì)算.235.3 定時(shí)電路.235.3.1 計(jì)數(shù)器 74ls192.255.3.2 譯碼器 74ls248.275.3.3 定時(shí)電路發(fā)光二極管 d2 計(jì)算.285.4 回答時(shí)限電路.295.5 計(jì)分電路.305.5.1 計(jì)分電路原理圖.305.5.2 譯碼器 74ls138.315.6 語音和顯示電路.325.6.1 集成功率放大器 90

8、13.325.6.2 led 數(shù)碼顯示管.345.6.3 顯示電路電阻計(jì)算.365.7 時(shí)序控制電路.365.7.1 搶答電路的時(shí)序控制.365.7.2 語音系統(tǒng)的時(shí)序控制.385.7.3 回答時(shí)限的時(shí)序控制.385.7.4 計(jì)分電路的時(shí)序控制.386 語音電路設(shè)計(jì).406.1 語音芯片的介紹.406.1.1 語音芯片的引腳功能表.406.1.2 語音芯片的語音編碼表.416.1.3 語音芯片的震蕩電阻選取.426.2 語音電路設(shè)計(jì).436.2.1 搶答部分語音設(shè)計(jì).436.2.2 定時(shí)部分語音設(shè)計(jì).446.2.3 答對答錯語音設(shè)計(jì).456.2.4 回答時(shí)限語音設(shè)計(jì).466.3 音頻功率放大器

9、 lm386.476.3.1 lm386 工作原理.476.3.2 lm386 應(yīng)用電路.476.4 擴(kuò)音器的選擇.497 組裝與調(diào)試.507.1 單元電路檢查.507.1.1 搶答電路檢查.507.1.2 定時(shí)電路檢查.507.1.3 計(jì)分電路檢查.517.2 整機(jī)電路檢查與調(diào)試.517.2.1 總體圖.517.2.2 總體圖原理分析.517.2.3 總體圖檢查.52原件清單.53總結(jié).55參 考 文 獻(xiàn).56指導(dǎo)教師簡介.57致謝.581 前言1.1 搶答器的應(yīng)用搶答器作為一種電子產(chǎn)品， 早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合。智力競賽是一種能鍛煉人的頭腦開發(fā)人的 iq 的一種大眾化游戲，也

10、起到娛樂的作用?，F(xiàn)在智力競賽越來越被多數(shù)人喜愛和娛樂，像中央衛(wèi)視的三星智力快車、金蘋果、幸運(yùn) 50 等等多檔智力競賽節(jié)目都擁有大批的忠實(shí)觀眾。許多娛樂場所或者學(xué)校，電視臺等單位有時(shí)候會舉辦各種智力競賽, 所以搶答記分器是必要設(shè)備，在人少時(shí)，一般用四路搶答器，但人較多就需要用到八路或者八路以上的搶答器了。在舉行的各種競賽中我們經(jīng)常看到有搶答的環(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過舉答題板或者舉手的方法判斷選手的答題權(quán)，這種方式在一定程度上會因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性，在競賽、文體娛樂活動（搶答活動）中，搶答器能較準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出優(yōu)先搶答者。 在一些地方舉行的各種智力競賽游戲中我們經(jīng)常

11、看到有搶答的環(huán)節(jié)，舉辦方大多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法或者是舉手的方式判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。因此為解決這個問題，本論文采用了常用數(shù)字集成電路，ap8842 語音芯片，555 時(shí)機(jī)電路，制作了一個低成本能滿足學(xué)校等需要的八路數(shù)顯智力競賽搶答器。在市場上可能有很多的八路數(shù)顯智力競賽搶答器，但是本論文將提供一種新的八 路數(shù)顯智力競賽搶答器設(shè)計(jì)方案。1.2 無線搶答器無線搶答器功能與有線搶答器譯碼顯示部分相同，二者的差異就是取消了有線搶答器的搶答按鈕與搶答主控機(jī)的連線（沒有了搶答總線和搶答分線） ，擺脫有線系統(tǒng)安裝的布線麻煩，不受競賽場地的限制。

12、無線搶答器的通訊直線距離在一定范圍內(nèi)，超過一定范圍，信號輸入就無效了，根據(jù)無線編碼器的輸入端口， 一臺主機(jī)可連接多達(dá)多組無線搶答器。 采用高頻段多信道高速通信。無線搶答器的編碼和有線搶答器的區(qū)別是：前者利用無線編碼器對信號進(jìn)行編碼。1.3 有線搶答器1.2.2 電子搶答器 有線搶答器種類有好幾類別，可分為電子搶答器，plc 搶答器，電腦搶答器。電子搶答器可以分為用 ttl 系列集成電路和用單片機(jī)制作的搶答器， ttl 類別的主要就利用優(yōu)先編碼器，鎖存器，計(jì)數(shù)器，定時(shí)器等來完成搶答功能。 單片機(jī)是指一個集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計(jì)算

13、機(jī)所需要的大部分部件，用單片機(jī)來完成搶答功能就比 ttl 簡單多了，省去了單獨(dú)的編碼，鎖存，定時(shí)等。如圖 1-1 所示。是電子搶答器基本控制。圖 1-1 電子搶答器1.2.3 plc 搶答器 plc 搶答器不是很實(shí)用，市場上基本看不著之類的搶答器，一般就用作學(xué)生實(shí)習(xí)之類的用途，不具備和電子電腦搶答器的競爭。1.2.4 電腦搶答器電腦搶答器又稱局域網(wǎng)搶答器，也有無線和有線兩種分別。無線電腦搶答器的構(gòu)成是由：主機(jī)和搶答器專用的軟件和無線按鈕。無線電腦搶答器利用電腦和投影儀，可以把搶答氣氛活躍起來，一般多使用于電臺等大型的活動。有線電腦搶答器也是由主機(jī)和電腦配合起來，電腦在和投影儀配合起來，利用專門

14、研發(fā)的配套的搶答器軟件，可以十分完美的表現(xiàn)搶答的氣氛。 點(diǎn)按哦搶答器分硬件和軟件，可以根據(jù)需要對軟件進(jìn)行修改實(shí)現(xiàn)，題目的錄入，或者系統(tǒng)的修改，是搶答器中功能和實(shí)用最好的，花樣非常多，如圖 1-2 和圖 1-3 所示。圖 1-2 電腦搶答器圖 1-3 電腦搶答器2 設(shè)計(jì)任務(wù)要求及系統(tǒng)功能簡介2.1 基本功能（1）八路智力搶答器可以同時(shí)供 8 名選手或 8 個代表隊(duì)比賽，他們的編號分別是1，2，3，4，5，6，7，8。（2）設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答開始控制開關(guān)，一對答對答錯提示開關(guān)，一個計(jì)分系統(tǒng)清零開關(guān)，這些開關(guān)由節(jié)目主持人控制。（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即主持人將開關(guān)置于開始位置后，揚(yáng)聲器立

15、即提示開始搶答，若有選手按動按鈕，發(fā)光二極管閃亮，數(shù)碼顯示管顯示選手編號。選手搶答實(shí)行優(yōu)先原則，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到節(jié)目主持人將系統(tǒng)清除為止。2.2 擴(kuò)展功能（1）搶答器具有定時(shí)與讀秒搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定，一般為30 秒，當(dāng)主持人啟動開始鍵后，當(dāng)顯示只有 10 秒，還無人搶答時(shí)，開始用語音進(jìn)行倒計(jì)時(shí) 10 秒讀秒，然后時(shí)間到，開始報(bào)警。讀秒過程中如果有選手搶答，立即終止讀秒。（2）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和搶答的時(shí)間，同時(shí)音響讀出相應(yīng)編號，搶答后回答時(shí)限電路系統(tǒng)立即開始倒計(jì)時(shí) 30 秒，限時(shí)內(nèi)回答，如回答正確，通

16、過主持人開關(guān)，計(jì)分系統(tǒng)加上 10 分；回答錯誤，減掉 10 分（3）如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，定時(shí)顯示器上顯示 00，語音系統(tǒng)提示時(shí)間到，并報(bào)警時(shí)間到，禁止搶答。3 3 設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)分析3.1 基本設(shè)計(jì)分析 搶答器具有搶答，鎖存、定時(shí)、顯示和語音報(bào)警功能。即當(dāng)搶答開始后，選手搶答按動按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼，這里需要用到編碼器。同時(shí)用 led 數(shù)碼管把選手的編碼顯示出來，并且開始搶答時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，同時(shí)用 led 數(shù)碼管把選手的所剩搶答時(shí)間顯示出來。此處需要譯碼器和數(shù)碼顯示管。而在選手按鍵搶答以及搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)到時(shí)的時(shí)候都有報(bào)警以提醒主

17、持人和選手，這里需要擴(kuò)音器和，語音輸出芯片。搶答時(shí)間一般設(shè)定 30 秒。接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。兩組計(jì)數(shù)器同時(shí)開始倒計(jì)時(shí)。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。搶答器電路設(shè)計(jì)方案有四個，1 用無線編碼芯片設(shè)計(jì)、2 用單片機(jī)設(shè)計(jì)、3 用可編程控制器 plc 完成的，4 用 74ls 系列芯片完成。前三個不利于設(shè)計(jì)和

18、制作。在一些些實(shí)際競賽的場合，只要滿足顯示搶答有效和有效組別即可，而起用不到多少以前“電子電工學(xué)”中學(xué)到的知識，為了兼容兩者，用 74ls 系列芯片來實(shí)現(xiàn)此簡易搶答器的功能。這是一個顯示方式簡單、價(jià)格低廉、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的搶答器。在要求不高的場合，能完全符合需要。而且與我們學(xué)完的電子電工聯(lián)系緊密，能將我們所學(xué)知識用于實(shí)際，對鞏固所學(xué)知識有重要意義。3.2 搶答設(shè)計(jì)分析 對搶答器的設(shè)計(jì)第一步需要用到編碼器，對8個選手的輸出信息進(jìn)行編碼，編碼器一般可分為兩類，第一類是二十進(jìn)制編碼器，輸入的是0到9十個數(shù)碼，輸出的是對應(yīng)的二進(jìn)制代碼。簡稱 bcd 碼。但這樣的編碼器每次只允許一個輸入端有信號，如果出現(xiàn)兩個

19、或者兩個以上的信號輸入就會出錯，亂碼，顯示錯誤等問題，例如輸入號與號，會可能出現(xiàn)號選手的編碼。所以一定的用優(yōu)先編碼器。 3 4 7 優(yōu)先編碼器允許同時(shí)在幾個輸入端有輸入信號，編碼器按輸入信號排定的優(yōu)先順序，只對同時(shí)輸入的幾個信號中優(yōu)先權(quán)最高的一個進(jìn)行編碼。在優(yōu)先編碼器電路中允許同時(shí)輸入兩個以上編碼信號，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級高的輸入信號編碼，優(yōu)先級低的信號則不起作用。3.3 語音設(shè)計(jì)分析 部分簡單八路智力搶答器的設(shè)計(jì)，其語音部分基本都用 555 定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)的，其優(yōu)點(diǎn)是簡單，缺點(diǎn)是語音系統(tǒng)簡單，沒有讀秒，復(fù)雜語音提示功能。有選手按動按鈕后會讀不出選手編號的，而起沒有 10 秒倒計(jì)時(shí)功能，但是語音

20、芯片可以實(shí)現(xiàn)這樣的功能。設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)到搶答提示語音，選手編號語音讀出，倒計(jì)時(shí)讀秒，搶答過時(shí)報(bào)警，回答時(shí)限報(bào)警，答對答錯提示語音的設(shè)計(jì)。3.4 定時(shí)設(shè)計(jì)分析 當(dāng)主持人將開關(guān)置于開始位置時(shí)，需要有一個定時(shí)器能夠在一定時(shí)間內(nèi)允許搶答者可以搶答，但過了主持人預(yù)置的時(shí)間，搶答將為無效，參照了一些搶答電路，一般都用秒脈沖產(chǎn)生電路，用脈沖來觸動計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。秒脈沖有許多的選擇，可以用單機(jī)片來實(shí)現(xiàn)，可以用 32768hz 晶體諧振器，原理：在石英晶體的兩個極板上加一個電場，晶片會產(chǎn)生機(jī)械變形，對極板施加機(jī)械力使其變形，又會在極板上產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，這叫壓電效應(yīng)。如果在兩個極板上加上交變的電壓，晶片便會

21、產(chǎn)生機(jī)械變形震蕩，同時(shí)這種機(jī)械震蕩還會產(chǎn)生交變的電場（比較的微?。?，但是當(dāng)外加交變的電壓的頻率與晶片固有的頻率（由其形狀和尺寸決定）相等時(shí)，機(jī)械振動的幅度會加劇，產(chǎn)生交變電場也增大。叫做壓電諧波。配上 hc4060 電路實(shí)現(xiàn)，hc 代表 cmos 電路，以絕緣柵場效應(yīng)晶體管為開關(guān)元件的計(jì)數(shù)/分頻器，但有些復(fù)雜，也可以用高頻石英鐘電路來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在市場上較難買到 5512f 集成電路塊了，555 定時(shí)器也可以完成秒脈沖的任務(wù)，電路簡單，簡單容易。3.5 回答時(shí)限分析當(dāng)有選手搶答成功后，應(yīng)該立即觸動回答時(shí)限部分的計(jì)數(shù)器，限時(shí)為 30 秒，當(dāng)過了 30 秒，語音系統(tǒng)立即被觸動，發(fā)出語音提示，提示限時(shí)玩

22、，禁止回答，回答失敗，主持人按下開關(guān)也提示回答失敗，當(dāng) 30 秒之內(nèi)回答正確，主持人按下開關(guān)，幾分系統(tǒng)則加一百分，但是在沒有選手搶答的時(shí)候，此處顯示器應(yīng)該是熄滅的，一旦有人搶答，此處顯示器立即顯示 30 秒的字樣，并立即開始減計(jì)數(shù)。3.6 計(jì)分系統(tǒng)分析當(dāng)有選手搶答成功后，而且回答正確后，主持人需要按動開關(guān)，開關(guān)的信號應(yīng)該和答對選手的搶答信號與上，輸入到選手前面的計(jì)數(shù)器上，實(shí)現(xiàn) 10 分的加上。而且做到分值不會加錯，只會加到相應(yīng)回答選手的前的顯示器上，例如 5 號選手回答了，不會加錯了 6 號選手計(jì)分顯示器上，只會加到 5 號選手計(jì)分器上；回答錯誤時(shí)，系統(tǒng)減掉 10 分，系統(tǒng)最低底線是 0 分，

23、一旦選手分值為 0 分時(shí)，不進(jìn)行減分。4 4 仿真軟件的介紹及仿真部分仿真軟件的介紹及仿真部分4.1 multisim 仿真軟件 如圖 4-1 所示，multisim 本是加拿大圖像交互技術(shù)公司（interactive image technoligics 簡稱 iit 公司)推出的以 windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，被美國 ni 公司收購后，圖 4-1 multisim 仿真軟件更名為 ni multisim ，而 v10.0 是其（即 ni，national instruments）最新推出的multisim 最新版本。目前美國 ni 公司的 ewb 的包含有電路仿真設(shè)計(jì)的模塊multi

24、sim、pcb 設(shè)計(jì)軟件 ultiboard、布線引擎 ultiroute 及通信電路分析與設(shè)計(jì)模塊commsim 4 個部分，能完成從電路的仿真設(shè)計(jì)到電路版圖生成的全過程。multisim、ultiboard、ultiroute 及 commsim 4 個部分相互獨(dú)立，可以分別使用。 multisim、ultiboard、ultiroute 及 commsim 4個部分有增強(qiáng)專業(yè)版（power professional） 、專業(yè)版（professional） 、個人版（personal） 、教育版（education） 、學(xué)生版（student）和演示版（demo）等多個版本，各版本的功能和

25、價(jià)格有著明顯的差異。 ni multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件” 、 “軟件即儀器” 。ni multisim 10是一個原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測試的虛擬仿真軟件。 如圖4-2所示， ni multisim 10的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設(shè)計(jì)中使用。 圖 4-2 multisim 的元器件庫如圖 4-3 所示，ni multisim 10 的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬用

26、表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。ni multisim 10 具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、 時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。 圖 4-3 multisim 中的虛擬測試儀器儀表 ni multisim 10 可以設(shè)計(jì)、測試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及微控制器和接口電路等?？?/p>

27、以對被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲測試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。 ni multisim 10 有豐富的 help 功能，其 help 系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解說，help 中這種元器件功能解說有利于使用ewb 進(jìn)行 cai 教學(xué)。另外，ni multisim10 還提供了與國內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動化軟件 protel 及電路仿真軟件 pspice 之間的文件接口，也能通過 w

28、indows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進(jìn)行編輯排版。支持 vhdl 和 verilog hdl語言的電路仿真與設(shè)計(jì)。 利用 ni multisim 10 可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法相比，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)；可方便地對電路參數(shù)進(jìn)行測試和分析；可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，實(shí)驗(yàn)所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使。ni

29、 multisim 10 易學(xué)易用，便于電子信息、通信工程、自動化、電氣控制類專業(yè)學(xué)生自學(xué)、便于開展綜合性的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力。4.2 555 多諧振蕩器的仿真4.2.1 555 定時(shí)器的原理555 定時(shí)器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路的使用靈活、方便，外圍電路簡單；只需少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器。被廣泛地用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。目前生產(chǎn)的定時(shí)器有雙極型（ne555、ne556 等）和 cmos 型（c7555、c7556）兩種，結(jié)構(gòu)和原理基本相同。它們的特點(diǎn)各自是：雙極型的功耗大，但帶負(fù)載能力強(qiáng)，電源電壓范圍

30、大致為 516v，最大輸出電流可達(dá) 200ma；可以直接驅(qū)動小電機(jī)、喇叭、繼電器等負(fù)載；單極型（cmos）的功耗極小，輸入阻抗高，電源范圍為 318v，最大負(fù)載電流小于 4ma。555 定時(shí)器的電路功能圖如圖4-4輸入分壓器輸入電壓比較器一電壓比較器一基本rs觸發(fā)器緩沖器放電三極管回路圖 4-4 定時(shí)器的電路功能圖定時(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)器和放電晶體管q 的狀態(tài)。下圖 4-5 為 555 定時(shí)器的原理圖。&r4100gndg1r25k+g2g4rd-+u2a32g3+uicui1&r15kr35kui2uouovccq11&-+u1a3

31、2圖 4-5 555 定時(shí)器的原理圖腳為直接復(fù)位輸入端：當(dāng)接低電平時(shí)，無論輸入的狀態(tài)如何，輸出 uo 都是為低電平；工作是應(yīng)接為高電平，或者直接接電源 vcc。所以，如需要復(fù)位，該腳必須接低電平。低電平有效（1）當(dāng)腳懸空（通常通過一個小瓷片電容接地，以避免由于干擾而導(dǎo)致電路誤操作）此時(shí) u1a、u2a 電壓比較器的比較電壓分別為 2vcc/3 和 vcc/3，當(dāng)比較器 g1輸出低電平，g2輸出高電平，rs 觸發(fā)器被置 “0” ，三極管 q 導(dǎo)通，輸出為低電平；（2）當(dāng)比較器 g1輸出高電平，g2輸出低電平，rs 觸發(fā)器被置 “1” ，三極管 q 截止，輸出為高電平；（3）當(dāng)比較器 g1輸出高電

32、平，g2輸出高電平，rs 觸發(fā)器維持原狀態(tài)，三極輸出和三極管均保持原來的狀態(tài)不變；如果腳加一個外加電壓（其值小于 vcc）兩個比較器的參考電壓也將隨之變化，從而影響電路的工作狀態(tài)。4.2.2 555 定時(shí)器的應(yīng)用555 定時(shí)器在外圍接少量的阻容元件就可靈活地構(gòu)成各種應(yīng)用極廣的電路，其中由 555 構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器是這些電路的核心。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)：（1）電路只有一個穩(wěn)態(tài)，一個暫穩(wěn)態(tài)；（2）在外加的觸發(fā)信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)立即翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；（3）電路處于暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間取決于外接的 rc 延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，隨后電路自動回到穩(wěn)態(tài)，工作原理圖為圖 4-6。c1r

33、25kr15k1-+u1a32&q1gndg1&uir4100-+u2a32g4g3r35k+vccuorg2c&圖 4-6 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作原理圖工作原理：工作原理：（1）如圖 4-7 電源接通后，電源通過 r 對 c 充電，當(dāng) vc 上升到 2vcc/3 時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，q 導(dǎo)通，電容放電，電路輸出為低電平；進(jìn)入穩(wěn)態(tài)（2）當(dāng)輸入端加入一個觸發(fā)信號（uivcc /3） ，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出為高電平，q 截止，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。此后，電源通過 r 對 c 充電，當(dāng) vc 上升到 2vcc/3 時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，q 導(dǎo)通，電容放電，電路輸出為低電平；電路自動回到穩(wěn)態(tài)。57c10

34、.01ufc+vcc4623ic1r8ne555uiuo10ui0tucuo02vcc/3ttui圖 4-7 由 555 定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的電原理簡圖及工作波形多諧振蕩器：555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖 4-8。555 集成定時(shí)器是一種將模擬功能與數(shù)字功能結(jié)合在一起的多用途的集成器件。用它加上少量阻容元件，就能方便地構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器，因而在定時(shí)、檢測、控制和報(bào)警等許多方面有著廣泛的應(yīng)用。555 定時(shí)器有雙極型和 cmos 型兩類，雙極型具有較大的帶負(fù)載能力，而 cmos型具有功耗低，輸入阻抗大，電源范圍廣等特點(diǎn)。這兩類定時(shí)器的型號有多種，但結(jié)構(gòu)、工作原理

35、和邏輯功能基本相似，而外部引腳排列幾乎相同。4.2.3 555 構(gòu)成的多諧振蕩器對計(jì)數(shù)器而言，必須又脈沖的輸入，因此必須在 tw 期間產(chǎn)生脈沖，多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，該電路在接通電源后無需外接觸發(fā)信號就能產(chǎn)生一定頻率和振幅的矩形脈沖波或方波。這正符合設(shè)計(jì)要求。在此選用 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，如圖 4-8 所示，表 4-9 為 555 定時(shí)器的功能表。u202555_virtualgnddisoutrstvccthrcontrir20415kr20768kr203650c202100nfc20110ufd2r20650%vcc5vvss0v圖 4-8 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振

36、蕩器輸入輸出thtrreoutv 狀態(tài)xx00導(dǎo)通vcc32vcc3110導(dǎo)通vcc32vcc3111截止vcc311保持原狀態(tài)保持原狀態(tài)表 4-9 555 定時(shí)器的功能表4.2.4 555 多諧振蕩器的電阻電容計(jì)算此處 555 秒脈沖，多諧振蕩器要求輸出頻率為 1hz，周期為 1 秒的秒脈沖，占空比要求：%55r2rrrq2121555 秒脈沖充電時(shí)間為：）（211rr7 . 0tp （4-1） 555 秒脈沖放電時(shí)間為：cr7 . 0tp22 （4-2）一個周期就為；cr2r0.7t21）（ （4-3）29rr%55r2rrrq212121 秒）（1cr2r0.7t21假定f1010uf1

37、0c6-由上面三個等式可以算出k5 .67rk3 .14r21；選取 e24 系列電阻得，k68rk15r21；此時(shí)秒，基本符合要求。）（057. 1f10101510.7cr2r0.7t5-3214.2.4 仿真部分及說面 仿真圖如圖 4-10 所示，接通電源后，如圖 4-2-3 所示電容被充電，vcc 上201c升，當(dāng) vcc 上升到vcc 時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，此時(shí)為低電平；電容通過通過 r2320v201c放電，使 vcc 下降。當(dāng) vcc 下降到vcc 時(shí)，觸發(fā)器又復(fù)位，翻轉(zhuǎn)為高電平。電310v容放電所需要的時(shí)間為：tp1=rpcin2=0.7r2c，當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，vcc 將通過201c3

38、cr200、rp21向電容器充電，vc 由vcc 上升到vcc 所需時(shí) tph=(r1+rp)201c3132in2=0.7(r200+rp21)c，當(dāng) vc 上升到vcc 時(shí)，觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸32出端就得到一個周期性的矩形波。從上可知，多諧振蕩器的周期（脈沖）為：t=tp1+tph=0.7(r200+2rp21)c。通過確定 r1、rp、c 的值就知道脈沖的周期。在 tw 期間內(nèi)通過的脈沖波的數(shù)目就是計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)。通過如上就可實(shí)現(xiàn)脈沖的產(chǎn)生，電路圖可設(shè)計(jì)穩(wěn)定的周期脈沖。下面的仿真圖是在 12 個周期內(nèi)的仿真，12 秒內(nèi)出現(xiàn)了12 個脈沖。 圖 4-10 仿真圖5 5 實(shí)現(xiàn)的原

39、理與單元電路圖實(shí)現(xiàn)的原理與單元電路圖5.1 數(shù)字搶答器總體方框圖如圖 5-1 所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)置與鎖存器 s 位置，宣布開始，第一二組定時(shí)器同時(shí)開始倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器同時(shí)給出“開始搶答”語音提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi) 20 秒前搶答時(shí)，顯示器顯示選手編號，通過時(shí)序控制揚(yáng)聲器不在進(jìn)行 10 秒倒計(jì)時(shí)讀秒提示；選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi) 20 秒到30 秒之間搶答，顯示器也顯示選手編號，揚(yáng)聲器也讀出搶答編號，而起期間揚(yáng)聲器給出 10 秒倒計(jì)時(shí)讀秒提示，一旦有人搶答，輸出信號立即觸動語音芯片，不在讀秒報(bào)警，此時(shí)定時(shí)電路 3 被觸動，立即顯示 30 秒字樣，并立即開始減計(jì)數(shù)。30

40、 秒內(nèi)回答問題有效，回答對，計(jì)分系統(tǒng)加上 10 分，回答錯或者不答不加分。若 30 秒后無人搶答，30 秒內(nèi)無回答，語音給出報(bào)警聲，鎖定編碼器，不許在輸入信號，直到主持人將開關(guān)撥到清除后，又開始的位置，進(jìn)行下一輪搶答。圖 5-1 設(shè)計(jì)總體框圖5.2 搶答電路設(shè)計(jì)搶答器電路如圖 5-2 所示，電路選用優(yōu)先編碼器 74ls148 ，鎖存器 74ls297 ，譯碼器 74ls248 來完成。該電路主要完成三個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效；三是語音提示搶答開始。r127510 123

41、45678u10474ls148na0a1a2gsd3d4d5d2d1d0d7d6eieou101a74ls279n1q11q21s11s21r11s31r2u102a74ls279n1q11q21s11s21r11s31r2u102b74ls279n1q11q21s11s21r11s31r2sw102sw103sw104sw109u105a74ls279n1q11q21s11s21r11s31r2r12610k r12510k u103b74ls279n1q11q21s11s21r11s31r2u103a74ls279n1q11q21s11s21r11s31r2u101b74ls279n1q

42、11q21s11s21r11s31r2sw101sw108sw105sw106sw107gnd0vu109ap8842s7irpsbts4s3vdds2s1vpps6s8out1vout1vout2vssout2out3countoscs5d1aavcc14.5vr128270k u110a b c d e f gcar14510k vccvccq335q336q333q334q321q322q337r140100 r141100 r142100 r136100 r137100 r138100 r139100 u107a7b1c2d6oa13od10oe9of15oc11ob12og14lt3

43、rbi5bi/rbo4vccr14310k r14410k r14610k u113a7410nu112a74ls04nr101r11610k16r117r12410k8r129r13510k7u105b74ls279n1q11q21s11s21r11s31r2主 主主 主vcc5vgndgndgndvcc1vcc74ls247n圖 5-2 搶答電路工作過程為：主持人將開關(guān)置于清除端時(shí)，rs 觸發(fā)器的 r、端為 0，s 端為1，輸出低電平，此時(shí) 2 個觸發(fā)器 4 個輸出端為 0，此時(shí) 顯示器熄滅。觸發(fā)器介紹如下。5.2.1 鎖存器 74ls27974ls279 74ls279 是一種數(shù)字 rs

44、 鎖存器，如表 5-3 當(dāng) s 為低電平， r 為高電平時(shí)，輸出端 q 為高電平。當(dāng) s 為高電平， r 為低電平時(shí)，q 為低電平。當(dāng) s 和 r 均為高電平時(shí)，q 被鎖存在已建立的電平。當(dāng) s 和 r 均為低電平時(shí)，q 為不穩(wěn)定的高電平狀態(tài)。 引出端符號 1q1，1q2 為輸出端 ，1s11s3 是置位端（低電平有效） ，1r11r2 是復(fù)位端（低電平有效） 。 表 5-3 74ls279 功能真值表 當(dāng) rs 鎖存器輸出端全為 0 時(shí)，a 信號反饋使 74ls148 的優(yōu)先編碼器使能輸入端0，使之處于工作狀態(tài)。5.2.2 鎖存器 74ls27974ls279 串電阻計(jì)算串電阻計(jì)算 74ls

45、279 在搶答選手和主持人控制開關(guān)前，作為消隱開關(guān)，略去電平的波動。ttl 芯片參數(shù)：輸入高電平 2v 時(shí)輸入電流 20ua；輸入低電平 0.8v，輸入電流0.4ma。1r 端端輸入高電平時(shí)(min)ihcc4/u-vrihi）（ （5-1）k5 .37a41002. 04v3i4u-vrma02. 0iv2u3-minihihccmaxminihih）（）（；2r 端輸入為低電平時(shí)輸入輸出srqhhq0lhhhllll ililcci /u-vr）（ （5-2）k5 .10a104 . 0v2 . 4iu-vrma4 . 0iv8 . 0u3-ililccminilil；之間取值為k5 .3

46、7rk5 .10r3 查的 ttl 芯片每門消耗最大功率為 2mw/門rup2ccmax （5-3）k5 .12w1025v/2r-3r 新的取值為（10.5-10.55%）=9.975k（12.5+12.55%）=13.125k在 e24 系列電阻中選取電阻為 10k 當(dāng)主持人開關(guān) s 置于開始時(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 s1），輸出信號為 a2a1a0 為 110，其真值表圖 6-2-2。.5.2.3 編碼器 74ls14874ls148 是一種優(yōu)先編碼器，如表 5-4，在這里，普通編碼器無法應(yīng)用，會出現(xiàn)亂碼，或者無法顯示等問題，無法對幾個按鈕的同時(shí)響應(yīng)做

47、出反映，像電梯控制系統(tǒng)在這種情況下就出出現(xiàn)差錯，這是不允許的，于是就出現(xiàn)了優(yōu)先編碼器。先說一下它的基本原理，它允許同時(shí)輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊(duì)，當(dāng)幾個輸入信號同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個進(jìn)行編碼，如圖 5-2-3 真值表，74ls148 有 9 個輸入端和 5 個輸出端，d0d7 為輸入信號，ei 為能使輸入端，輸入為高電平時(shí)禁止編碼，為 0 時(shí)可以編碼，a2,a1,a0 為三位二進(jìn)制編碼輸出信號，eo 是使能輸出端，gs 為片優(yōu)先編碼輸出端。無信號輸出時(shí) gs 輸出為高電平，有信號輸出時(shí)則反之。在 d0d7 輸入中，輸入 d7

48、優(yōu)先級最高，其余依次為：d6,d5,d4,d3,d2,d1,d0 等級排列。從上面的的功能表中可以得出，當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級別高的輸入端沒有低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相應(yīng)該輸入端的代碼。例如：d5=0 且 d6=d7=1(d6、d7優(yōu)先級別高于 d5) 則此時(shí)輸出代碼 010 。表 5-4 74ls148 功能真值表當(dāng)有選手按下 s1 時(shí)，此時(shí)輸出端 gs 有信號輸出變?yōu)?0，經(jīng)過 rs 鎖存器后，分別為：001 和 1,001 輸入譯碼器 74ls247 的 cba 端口，d 端口輸入的是 0，具體請看電路圖，此時(shí)顯示 1，揚(yáng)聲器同時(shí)給出語音提示“1 號選手搶答成功，請回答

49、相關(guān)題目”同時(shí) gs 信號反饋給 ei 端，封鎖了其他選手的輸入，當(dāng) 1 號選手按鍵松開后 74ls14 8 此時(shí)所有輸出為 1，主此人控制開關(guān)也為 1，rs 鎖存器將保持在原來建立的電平，即顯示器顯示一號選手不變化，反饋端輸出 1 使編碼器禁止編號不變化，確保不會出二次按鍵時(shí)輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。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。其中連接主此人開關(guān)和選選手開關(guān)的 5 個 74ls279 鎖存器作為消隱功能使用，因?yàn)橛|點(diǎn)和開關(guān)在按下去和起來的時(shí)候會不會穩(wěn)固的連接，輸出將可能出現(xiàn)一些波動，如果因?yàn)檫@個波動，應(yīng)該輸出一個高電平，但輸出了一個低電平，就出

50、洋相了，此處消隱電路斷絕了這樣的情況，不在敘述。5.2.4 編碼器 74ls148 前串電阻計(jì)算（1）輸入為高電平時(shí) ）（minccmax8/ )v(rihihiu （5-4）k75.188150a1002. 083vi8u-vrma02. 0iv2u3-minihihccmaxminihih）（）（，輸入輸出eid0d1d2d3d4d5d6d7a2a1a0gseo1xxxxxxxx11111011111111111100 xxxxxxx0000010 xxxxxx01001100 xxxxx011010100 xxxx0111011100 xxx01111100100 xx011111101

51、100 x01111111101000111111111110（2）輸入為低電平時(shí) ililiu/ )v(rccmin （5-5）k5 .10a104 . 0v2 . 4iurma4 . 0iv8 . 0u3-ililminililccv；3 查的 ttl 芯片每門消耗最大功率為 2mw/門rup2ccmax （5-6）k5 .12w1025v/2r-3優(yōu)先編碼器 74ls148 前串電阻應(yīng)該為 10k5.2.4 搶答電路中發(fā)光二極管 d1 電阻計(jì)算 選取 530ag7c 系列，5mm 超高亮綠色發(fā)光二極管作為搶答信號指示。輸入電壓為 2v 到 2.6v 之間，輸入電流為 10ma 到 20m

52、a 之間。 010/ )(irivroh （5-7）350a1020v2-v7 . 2iri-vr3-010oh選取 e24 系列的電阻 360。5.3 定時(shí)電路原理及設(shè)計(jì)：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、74ls248 譯碼器和 2 個 7 段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成，電路圖為 5-5 所示。當(dāng)主持人將開關(guān)置于清楚位置時(shí)，load 預(yù)置輸入控制端輸入為 0，雖然 555 秒賣出任然開始脈沖，但不進(jìn)行減計(jì)數(shù)，顯示器顯示剛開始設(shè) 30秒，第二個聯(lián)級計(jì)數(shù)器也一樣不進(jìn)行減計(jì)數(shù)，不會觸動語音芯片；當(dāng)主持人將開關(guān)置于開始位置時(shí)，load 預(yù)置輸

53、入控制端輸入為 1，兩對聯(lián)級計(jì)數(shù)器立即開始減計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)谝宦?lián)級計(jì)數(shù)器顯示只有 10 秒時(shí)，但還無人搶答時(shí)，第二聯(lián)級計(jì)數(shù)器輸出觸動語音芯片，開始倒計(jì)時(shí) 10 秒讀秒，10，9，8，7，6，5，4，3，2，1，然后提示時(shí)間到，開始報(bào)警，讀秒過程中如果有選手搶答，立即終止讀秒；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和搶答的時(shí)間，同時(shí)音響讀出相應(yīng)編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，定時(shí)器上顯示 00，語音系統(tǒng)提示時(shí)間到，并報(bào)警時(shí)間到，禁止搶答，時(shí)序控制將在下面講。u210a b c

54、d e f gcau206a b c d e f gcau202555_virtualgnddisoutrstvccthrcontrir20415kr20768kr203650c202100nfc20110ufd2r20650%u20374ls192nabcdupqaqbqcqddownloadbococlru20974ls192nabcdupqaqbqcqddownloadbococlru21274ls192nabcdupqaqbqcqddownloadbococlru212ap8842s7irpsbts4s3vdds2s1vpps6s8out1vout1vout2vssout2out3co

55、untoscs5gnd0vr208270k u174ls192nabcdupqaqbqcqddownloadbococlrsw110sw112q205q206q203q204q201q202q207q213q214q211q212q209q210q208r229100 r230100 r231100 r232100 r233100 r234100 r235100 r236100 r225100 r226100 r227100 r228100 r223100 r224100 u207a7b1c2d6oa13od10oe9of15oc11ob12og14lt3rbi5bi/rbo4u204a7b1

56、c2d6oa13od10oe9of15oc11ob12og14lt3rbi5bi/rbo4vccvccu213a74ls04nu214a7408ju205a7410nr209r22215k14u208a7400n主 主主 主主 主 主主 主 主 主aei主 主 主 主vcc5vvcc14.5vgnd0vvccvccgndgndvcc174ls247n74ls247n圖 5-5 可以預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路5.3.1 計(jì)數(shù)器 74ls192表 5-6 為計(jì)數(shù)器 74ls192 的真值表，555 秒脈沖輸出信號會觸動計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)端口，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的功能，具體功能如下。表 5-6 計(jì)數(shù)器 74ls192

57、 的功能真值表74ls192 為可預(yù)置的十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器，如表 5-7，74ls192 的清除端是異步的。當(dāng)清除端（ctr）為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端（up、down）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。load 為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置，當(dāng)此端為低電平時(shí)，不進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，輸出 qa，qb，qc，qd 與與數(shù)據(jù)預(yù)置端一致。 up、down 分別為加減計(jì)數(shù)端，使用加減計(jì)數(shù)功能時(shí)，另一端必須接電源。bo 為非同步借位輸出端，co 為非同步進(jìn)位輸出端，都是低電平有效。74ls192計(jì)數(shù)是同步的，靠 up、down 同時(shí)加在 4 個觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在 up、down 上升沿作用下 qaqd 同時(shí)變化，從而

58、消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別利用 cpd 或 cpu，此時(shí)另一個時(shí)鐘應(yīng)為高電平。 當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（co）輸出一個低電平脈沖，其寬度為 cpu 低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)，借位位輸出端（bo）輸出一個低電平脈沖其寬度為 cpd 低電平部分的低電平脈沖。 兩塊 74ls192 實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路 74ls248 顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74192 的數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)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)定一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，輸入輸出ctrlodaupdowndcbaqdqcqb

59、qa1xxxxxxx000000xxdcbadcba011xxxx加計(jì)數(shù)011xxxx減計(jì)數(shù)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，并將時(shí)間顯示在共陽極七段數(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。表 5-7 譯碼器 74ls248 功能真值表5.3.2 譯碼器 74ls248計(jì)數(shù)器的輸出端經(jīng)過譯碼器 74ls248 后，輸入顯示器顯示出來，搶答部分也采用了 74ls248 譯碼器，如上表 5-7 所示為 74ls248 的真值表。74ls248

60、 可以實(shí)現(xiàn) 7段顯示譯碼器基本功能的輸入（dcba）和輸出（oaog）共 7 個端口外，74ls247還引入了試燈輸入端（lt）和滅燈輸入端（bi） ，以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動態(tài)滅零輸出（bi/rbo）端。 由表 5-7 真值表可獲知 74ls248 所具有的輸入輸出顯示能十進(jìn)制數(shù)ltrbibidcbaoaobocodoeofog試燈0 x1xxxx01111118滅燈xx0 xxxx1000000全滅滅 010100001000000滅 0011100001111110011x100010110000121x100101101101231x100111111001341x101000110011451x1010110