多路搶答器的設(shè)計(jì)

1、山西大學(xué)程設(shè)計(jì)說明書題目名稱:基于Multisim 的電子電路仿真課程名稱:電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)開設(shè)學(xué)院（系）： 電子信息工程系專 業(yè):自動(dòng)化學(xué) 號(hào): 學(xué)生姓名:刁少嵐指導(dǎo)教師:2018 年6月21日3目錄引言1.1設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及要求1.2設(shè)計(jì)目的及意義仿真軟件介紹2.1Multisim發(fā)展簡介2.2Multisim 10 概述2.3界面基本操作2.4使用注意事項(xiàng)系統(tǒng)的組成及工作原理3.1系統(tǒng)的組成3.2系統(tǒng)的工作原理芯片與常見元器件的介紹4.14.24.34.44.54.674LS148（ 8-3線優(yōu)先編碼器）74LS279D （四 R S 鎖存器）74LS48D（ BCD-七段譯碼驅(qū)動(dòng)器

2、）74LS190D （可預(yù)置BCD十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器）555定時(shí)器常見邏輯門電路單元電路設(shè)計(jì)5.1搶答電路5.2定時(shí)電路10101213141515175.3警報(bào)電路185.4時(shí)序電路196系統(tǒng)仿真與測(cè)試206.1仿真步驟206.2總電路圖206.3仿真結(jié)果及分析207心得體會(huì)22山西大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書23山西大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表251引言1.1設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及要求一、設(shè)計(jì)題目多路搶答器設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)可同時(shí)供 6位選手參加的6路數(shù)字顯示搶答器。選手每人一個(gè)搶答按鈕， 搶答開始后，搶答器具有優(yōu)先搶答的功能，最先搶答成功的選手編號(hào)能被 顯示，并有音響提示，當(dāng)有選手搶答成功時(shí)，禁止其他

3、選手搶答，直到主持人將系統(tǒng)清零為止。主持人有控制開關(guān)， 可以手動(dòng)清零復(fù)位，當(dāng)主持人按下開始按鍵時(shí)才可以搶答，并同時(shí)顯示倒計(jì)時(shí)9秒，選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答才有效，搶答成功時(shí)倒計(jì)時(shí)停止，直到主持人將系統(tǒng)清零為止；如果搶答時(shí)間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，禁止選手超時(shí)后搶答。三、設(shè)計(jì)要求:1. 多路搶答器需實(shí)現(xiàn)選手的按鍵搶答功能。電路應(yīng)有開關(guān)輸入電路，且開關(guān)應(yīng)選用瞬態(tài)開關(guān)，以備下次繼續(xù)搶答。2. 電路能顯示參賽選手的編號(hào)，因此電路應(yīng)能區(qū)分每個(gè)選手的輸入開關(guān)信號(hào)，可選用編碼器電路實(shí)現(xiàn)，并配備LED數(shù)碼顯示電路。3. 電路具有搶答功能，因此系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)封鎖電路，一旦檢測(cè)到有按鍵輸入，立即將其他各路輸

4、入封鎖。4. 電路的數(shù)碼顯示和語音提示可由主持人用清除按鈕解除，因此系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)清除電路，為下一次搶答做準(zhǔn)備。5. 考慮到系統(tǒng)采用數(shù)字控制方式，其控制器為時(shí)序電路，因此系統(tǒng)應(yīng)有時(shí)鐘發(fā)生電路，以產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)的頻率可根據(jù)系統(tǒng)的分辨率確定。6. 電路需要語音提示電路和信號(hào)指示電路。比如必答時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)燈亮，以示開始，當(dāng)時(shí)間到要發(fā)出單音調(diào)“嘟”聲，并熄滅指示燈。搶答時(shí)，當(dāng)搶答開始后，指示燈應(yīng)閃亮（也可以驅(qū)動(dòng)組另«字顯 示即用數(shù)碼管顯示）。當(dāng)有某組搶答時(shí)，指示燈滅，最先搶答一組的燈亮，并發(fā)出音響。7. 回答問題的時(shí)間應(yīng)可調(diào)整。1.2設(shè)計(jì)目的及意義一、設(shè)計(jì)目的1.熟悉數(shù)字集成

5、電路的設(shè)計(jì)和使用方法 2.通過課程設(shè)計(jì)提高和鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。二、設(shè)計(jì)意義常見的競賽有知識(shí)競賽、猜歌詞在信息多元化的今天， 各大綜藝節(jié)目中開始出現(xiàn)各種各樣的競賽, 競賽等，在這些競賽中，我們都會(huì)看到搶答器的身影。在知識(shí)競賽、文體娛搶答器是通過設(shè)計(jì)電路， 以實(shí)現(xiàn)如字面上意思的能準(zhǔn)確判斷出搶答者的電器。樂活動(dòng)（搶答賽活動(dòng)）中，能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出搶答者的座位號(hào)，并能夠更好的促進(jìn)各個(gè)團(tuán)體的競爭意識(shí)，讓選手門體驗(yàn)到戰(zhàn)場(chǎng)般的壓力感。傳統(tǒng)搶答器只是大概判斷出搶答成功或犯規(guī)選手臺(tái)號(hào),無法顯示出每個(gè)選手的搶答時(shí)間。而今搶答器可以通過數(shù)據(jù)來說明裁決結(jié)果的準(zhǔn)確性、公平性，使比賽大大增加了娛樂性的同時(shí)，也更

6、加公平公正。隨著科技的不斷進(jìn)步， 人們對(duì)搶答器的制作更加追求精益求精，在不斷擺脫耗費(fèi)很多元件僅能實(shí)現(xiàn) 簡單的搶答功能同時(shí)，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)也逐步加深。多路搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在LED顯示器顯示器上輸出；主持人按開始按鈕示意開始，以上兩部分組成主體電路。通過定時(shí)電路實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能, 構(gòu)成擴(kuò)展電路。在搶答電路中利用一個(gè)優(yōu)先編碼器譯出最先搶到答題權(quán)的選手的編號(hào)并經(jīng) 顯示出來，同時(shí)還要封鎖電路以防其他選手再搶答。當(dāng)選手問答完成后，主持人將系統(tǒng)恢復(fù)。2仿真軟件介紹本實(shí)驗(yàn)中使用的是Multisim 10.0軟件。2.1 Multisim發(fā)展簡介工程師

7、們可以使用 Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)Multisim提煉了 SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。目前在各高校教學(xué)中普遍使用Multisim10.0，網(wǎng)上最為普遍的是 Multisim 10.0，NI于2007年08月26日發(fā)行NI系列電子電路設(shè)計(jì)軟件，NI Multisim v 10作為其中一個(gè)組成部分包含于其中。2.2 Multisim 10

8、概述Multisim10是美國NI公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬、數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、 電路硬件描述語言輸入方式， 具有豐富的仿真分析能力。有了 Multisim 軟件，就相當(dāng)于擁有了一個(gè)設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室，可以非常方便的從事電路設(shè)計(jì)、仿真、分析工作。此軟件可以提供以下便利:1.通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境 ，輕松設(shè)計(jì)電路2.通過交互式SPICE仿真，迅速了解電路行為3.借助高級(jí)電路分析，理解基本設(shè)計(jì)特征4.通過一個(gè)工具鏈，可無縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試5.NI通過改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程，減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間Multisim10用軟件的

9、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 Multisim10是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。NI MultisimIO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(cè)中查到,因此也很方便的在工程設(shè)計(jì)中使用。NI MultisimIO的虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號(hào)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(hào)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)

10、分析儀等。NI MultisimIO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。NI MultisimIO可以設(shè)計(jì)、測(cè)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?？梢詫?duì)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(chǔ)測(cè)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(chǔ)測(cè)試儀器的工

11、作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。NI MultisimIO還提供了與國內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Protel及電路仿真軟件 PSpice之間的文件接口，也能通過Windows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VerilogHDL語言的電路仿真與設(shè)計(jì)。小結(jié)：利用NI Multisim10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(cè)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(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析；可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)試參數(shù)

12、、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)品中使用。2.3界面基本操作1. Multisim10 用戶界面圖2-1虛擬儀驚工具欄2. 元器件工具欄辛g訐莖豺匕聲血缶回3"|工鼻¥砂1?0 G % T圖2-2元器件欄各圖標(biāo)名稱及其功能如表所示:圖標(biāo)s琳3t能TScuics信號(hào)視庫：含接地.直蠱信號(hào)源.交硫信號(hào)源.赍控源等&類BasicE本元器件庫：含電阻、電容、電感.變壓器.開關(guān).負(fù)載等類卅Diorb二極管庫:含虛擬J晉ffl、覽光.穩(wěn)壓二極管、橋堆、可徑®

13、;等9類Trajiisiot晶管庫：含驅(qū)扱型営.場(chǎng)換管、亙合瓷 功率営等16類Anal 遽摸擬集歳電K庫：合虛擬.線性.特探運(yùn)放和比較器等6類TTLm數(shù)字集感電路庫：含？42和：4LSx X兩大黍列cwsCMOS數(shù)孚集成電路庫：含1舊:戈X和&10S器件的6亍系列Xliscetla-neoiks Dintal數(shù)字器件庫：含虛擬TH、尿陀旳L器件等3平系列Miz&d混合器件庫：含ADC DAC. 555定時(shí)器、鶴擬開關(guān)等4類圍Indicator扌旨示器件庫：電壓耘電流表、指示燈.數(shù)碼管等S類HUEMi 覽血fiftOLks苴他器件陣：含晶振、集成穩(wěn)壓器、電子管、保險(xiǎn)絲等14英YR

14、F肘頻元器件B :含肘頻NPX.肘頻巳眼 射頻FZT等匚類ElKCrom 吉chinkAl電機(jī)類黠件庫:含各種開關(guān)*継電器.電機(jī)等S類3.儀器儀表欄Instruments»怛翌®啰a I耀恿I y圖2-3在本次實(shí)驗(yàn)中主要用到示波器來觀察波形變化,Multisim10提供的示波器有雙通道示波器和四通道示波器兩種。雙通道示波器Multisim10提供的雙通道示波器與實(shí)際的示波器外觀和基本操作基本相同，該示波器可以觀察一路或兩路信號(hào)波形的形狀，分析被測(cè)周期信號(hào)的幅值和頻率，時(shí)間基準(zhǔn)可在秒直至納秒范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。示波器圖標(biāo)有四個(gè)連接點(diǎn)：A通道輸入、B通道輸入、外觸發(fā)端 T和接地端 GX

15、SC1XFG1ReversescillascoTimtCiMnrwl _AChanrwl BT1ie.O26 ms20.DOO V丈出20.874 ms恥 DDO VT2-T1ms-4O.DQ0 VP TimebaseScale 1500 ifZCivK position |0|Trr AJd I b/a| a/b d j 5F C-Channel A帥暈阿祐?Y fWMiiim-Channel eSoKt 協(xié) g*F |DcndT1r|o 1VLttfelbingj Mq-|aj：o圖2-4四通道示波器四通道示波器與雙通道示波器的使用方法和參數(shù)調(diào)整方式完全一樣，只是多了一個(gè)通道控制器圖2-5

16、2.4使用注意事項(xiàng)1. 不要長時(shí)間使軟件處于仿真狀態(tài)，以免死機(jī);2. 刪除元件、儀器、連線等，一定要在斷開仿真開關(guān)的情況下;3. 注意數(shù)字地與模擬地的差別，使用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào);4. LED數(shù)碼管的極性;5.分模塊調(diào)試，最后綜合調(diào)試。3系統(tǒng)的組成及工作原理3.1系統(tǒng)的組成3.2系統(tǒng)的工作原理搶答器由輸入電路、判別電路、顯示電路、秒脈沖發(fā)生器、計(jì)時(shí)電路和報(bào)警電路等組成。計(jì)數(shù)器選用十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)輸入由秒脈沖發(fā)生器提供。本課題所設(shè)計(jì)的電路包括主體電路和擴(kuò)展電路兩部分。主體電路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開關(guān)后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示選手編號(hào)，同時(shí)封鎖輸入電路，其他選手搶答無效;擴(kuò)展

17、電路完成定時(shí)搶答的功能以及報(bào)警功能。在搶答電路中，其工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關(guān)置于“清除”處，此時(shí)搶答器處于“開始”時(shí)，搶答器處于工作狀態(tài)，同時(shí)定禁止?fàn)顟B(tài)，選手不能進(jìn)行搶答，當(dāng)主持人將控制開關(guān)置于 時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，電路要完成以下功能:1.優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存， 然后通過譯碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示 搶答者的編號(hào);2.警報(bào)系統(tǒng)中的蜂鳴器發(fā)出聲響;3. 控制電路對(duì)其余輸入編碼進(jìn)行封鎖，禁止其他選手進(jìn)行搶答;同時(shí)還設(shè)有控制電路， 其目的是使定時(shí)器停止工作， 數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時(shí)間，當(dāng)選手回答完問題，主持人操作控制開關(guān)使系統(tǒng)回

18、復(fù)到禁止工作狀態(tài),以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。4芯片與常見元器件的介紹4.174LS148 （ 8-3線優(yōu)先編碼器）1.電路圖ssnddddddddeA0A1. A2.GS- EQ輸入端：DOD7輸出端：A0A2選通輸入端:EI （低電平有效）74LS148D選通輸出端:EO2.圖4-1功能表輸入輸出EID0D1D2D3D4D5D6D7A2A1A0GSE01XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010

19、XXX01111100010XX011111101010X01111111100100111111111101分析功能表得當(dāng)El=1時(shí)，無論輸入端的輸入信號(hào)如何，則輸出端A0A2的輸出信號(hào)全為“1”，GS“ 1”，E0=“1”當(dāng)EI=O ,輸入端的輸入信號(hào)全為“ 1”時(shí)，輸出端 A0A2的輸出信號(hào)全為“ 1”，GS=“1”，E0=“0”當(dāng)El=1時(shí)，74LS48D處于有效譯碼工作狀態(tài),輸出端A0A2將根據(jù)輸入端的優(yōu)先級(jí)順序D7DO）輸出相應(yīng)的信號(hào)，GS“ 0 ”，E0= “ 1 ”4.274LS279D （四 R S 鎖存器）1.電路圖131 M11felU1 3511 3A 0O111Ui-

20、1S1LQl-1R11Q2.1r27復(fù)位端:置位端:1511 IS? 10 3A IS M GW74LS279D輸出端:圖4-2圖4-32.功能表輸入輸出RSQn111Q （保持）101 （置 1）010 （置 0）111 （不允許出現(xiàn)）分析功能表得當(dāng)R1, S1時(shí)，輸出端Q保持上一刻的狀態(tài)不變當(dāng)R1, S0時(shí)，輸出端Q輸出“ 1”（置1 ）7 S為置位端當(dāng)R0, S1時(shí)，輸出端Q輸出“ 0”7 R為復(fù)位端當(dāng)R0, S0時(shí)，輸出端Q輸出“1 ”,由于這種情況下當(dāng)輸入端低電平同時(shí)消失后,Q將處于不定狀態(tài)，所以該情況不允許出現(xiàn)4.3 74LS48D（ BCD-七段譯碼驅(qū)動(dòng)器） 1.電路圖輸入端:h

21、BCDOA030C g02LTorOGDI/RDC輸出端:OA- OG燈測(cè)試端：LT （低電平有效）74LS48D動(dòng)態(tài)滅零輸入端：RBI （低電平有效）圖4-42.功能表LtRBIDCBABI/rboOAOBOCODOEOFOG10XXXX111111111100001111111011000110110000110010111011011100111111100111010010110011110101110110111101101001111111011111110000111000111111111110011111001111101010001101111011100110011111

22、0010100011111101110010111111101000111111111110000000XXXXXX00000000100000000000000XXXXX11111111分析功能表得LT 1, RBI 0,BT/rbo i時(shí)，無論輸入端的輸入信號(hào)如何，輸出端oaog的輸出信號(hào)全為"1” LT 1, RBI LT 1, RBI（即脈沖消隱）1, B/RBO 1時(shí)，74LS48D為驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，即輸出端將根據(jù)輸入端的輸入信號(hào)輸出相應(yīng)的信O'BT/RBO 0同時(shí)輸入端的輸入信號(hào)全為“ 0”時(shí)，輸出端 0A- 0G的輸出信號(hào)全為“ 0”當(dāng)BT/rbo4.474LS190

23、D （可預(yù)置 BCD十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器）0時(shí)，無論其他輸入端的輸入信號(hào)如何，輸出端0A0G的輸出信號(hào)全為“ 0”（即消隱）當(dāng)LT 0時(shí)，為燈測(cè)試情況，輸出端0A-0G的輸出信號(hào)全為“ 1 ”。此引腳用于測(cè)試數(shù)碼管是否正常 工作，不用時(shí)吊高電平。1.電路圖1513r"A3ABQBC .QCD -.QDLOADy/DRCQ> CLK輸入端：AD輸出端：QA- QD 脈沖輸入端：CLK （上升沿）計(jì)數(shù)使能端：CTEN （低電平有效）異步預(yù)置數(shù)控制端： load （低電平有效）加/減計(jì)數(shù)方式控制端：U/D74LS190D行波時(shí)鐘輸出端：rco圖4-52.功能表CLKU/dDCBAQD

24、QCQBQACTENload00XXD0D1D2D3D0D1D2D3010XXXX加法計(jì)數(shù)011XXXX減法計(jì)數(shù)11XXXXXX保持分析功能表得當(dāng)CTeN0，LOAD0時(shí)，74LS190D處于置數(shù)狀態(tài)，即輸出端根據(jù)輸入端的輸入信號(hào)輸出相應(yīng)的信當(dāng)CTEN0,LOAD1時(shí)，74LS190D工作在加法計(jì)數(shù)狀態(tài)，且每有一個(gè)上升沿,74LS190D便完成一次加法計(jì)數(shù)當(dāng)CTEN0,LOAD1, U/D 0時(shí)，74LS190D工作在加法計(jì)數(shù)狀態(tài)， 且每有一個(gè)上升沿，74LS190D當(dāng) CTEN 0, LOAD便完成一次加法計(jì)數(shù)1, U/D 1時(shí)，74LS190D工作在減法計(jì)數(shù)狀態(tài)，且每有一個(gè)上升沿，74LS

25、190D便完成一次減法計(jì)數(shù)當(dāng) CTEN 1, LOAD1時(shí)，74LS190D工作在保持狀態(tài)4.5 555定時(shí)器555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字/模擬混合集成電路，具有開關(guān)特性，可以構(gòu)成各種單元脈沖電路。其功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5腳懸空時(shí),則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為 2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于 VCC/3，則比較器C2的輸出為“ 0”，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端 OUT= “1”。如果閾值輸入端 TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于 VCC/3

26、，貝U C1的輸出為“ 0”，C2的輸出為“1”，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為“ 0”。圖4-64.6常見邏輯門電路序號(hào)與非門虐傘門與戎護(hù)門異盧門同i門口門或門irn®逹蒂號(hào)國麻厲旳苻號(hào)國外謙rS桁桂號(hào)*ZM逼頼廿扎W出旳3>=1©HHC M 0 2©I©1圖4-75單元電路設(shè)計(jì)15.1搶答電路一、電路功能搶答電路的功能有兩個(gè):1. 能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用。2. 在有選手按鍵后，要使其他選手的按鍵操作無效。二、所用芯片1.74LS148（8-3線優(yōu)先編碼器）2. 74LS279D（四R S鎖存器）3. 7

27、4LS48D（BCD七段譯碼驅(qū)動(dòng)器）三、電路圖VCC |5 0VIkOC 一:丄7LS11BD鍛件心心同00-小L-13："BL-133-2：1£STLITST. i：74LSZ0DSV3L -=33-史YBL-B.±airi213?4LS?79DVCTi.OV<T：M-MN圖5-1 搶答電路由74LS148D的功能表可得，無論選手是否按,GS為 “1”。四、電路分析1. 主持人未按鍵（即 S7鍵處于斷開狀態(tài)）EI端的輸入信號(hào)為“ 1 ”，74LS148D處于鎖存狀態(tài), 鍵，74LS148D的輸出端A0A2始終為“1”（即高電平）兩個(gè) 74LS279D的R端

28、均為“ 1 ”，181 182A0 “1”，1S3 A1 T, 2S1 A2 “1”，由74LS179D的功能表可得，74LS279D的輸出端Q均為保持狀態(tài)“ 1”。74LS48D的輸入端LT、RBI均為“ 1 ”，BT/rbO =2Q2=“1 ” ,由74LS48D的功能表可得，此時(shí)74LS48D處于有效譯碼工作狀態(tài)，而74LS48D的輸入端DCBA=0111（即十進(jìn)制7），故此時(shí)數(shù)碼管顯示數(shù)字“ 7”74LS279D的輸出端2Q2還經(jīng)過或門（7432N）與74LS148D的EI端連接，即將 74LS279D的2Q2端的輸出信號(hào)向74LS148D的EI端輸出，此時(shí) EI=2Q2= “1”，即

29、74LS148D處于鎖存狀態(tài)，這也解釋了 為什么在中指出 EI端的輸入信號(hào)為“ 1”。2. 主持人按下但還未彈起（即S7鍵按下與地接觸之時(shí)）EI端的輸入信號(hào)為“ 0”，74LS148D處于打開狀態(tài)，GS端的輸出信號(hào)為“ 1 ”，由74LS148D的功能表可得，若此刻有選手按鍵，74LS148D的輸出端A0A2將根據(jù)輸入端情況輸出相應(yīng)的值，同時(shí)GS端 的輸出信號(hào)將由“ 1 ”變?yōu)椤?0”S7鍵按下與地接觸之時(shí)，兩個(gè)74LS279D的R端均變?yōu)椤?0”，由74LS179D的功能表可得，此刻 74LS279D的四個(gè)輸出端 1Q1、1Q2、2Q1、2Q2均輸出“ 0”,74LS48D的輸入端LT、RB

30、I均為“1 ”，B/rbO =2Q2="0”，由74LS48D的功能表可得，此時(shí)74LS48D處于消隱狀態(tài)（即不顯示任何數(shù)字）74LS279D的輸出端2Q2還經(jīng)過或門（7432N）與74LS148D的EI端連接，即將 74LS279D的2Q2端的輸出信號(hào)向 74LS148D的EI端輸出，此時(shí) EI=2Q2= “0”，即74LS148D處于打開狀態(tài)，這也解釋了 為什么在中指出 EI端的輸入信號(hào)為“ 0”3. 主持人按完鍵后（即 S7鍵按下后又被彈起）若沒有選手按鍵，則 EI端的輸入信號(hào)為“ 0”，即74LS148D處于打開狀態(tài)，等待選手按鍵，同時(shí)GS端的輸出信號(hào)為“ 1”若有選手按鍵，

31、則 EI端的輸入信號(hào)為“ 1”，即第一個(gè)選手按鍵后鎖存74LS148D,使其他選手按鍵無效。由74LS148D的功能表可得，此刻74LS148D的輸出端A0A2將根據(jù)輸入端情況輸出相應(yīng)的值, 同時(shí)GS端的輸出信號(hào)將由“ 1 ”變?yōu)椤?0”，但由于選手按鍵后使得 EI端的輸入信號(hào)為“ 1”，所以GS端的輸出信號(hào)在變?yōu)椤?0”后又立刻變?yōu)椤?1”，即出現(xiàn)圖5-2所示波形圖5-2兩個(gè)74LS279D的R端均為“ 1”，由74LS179D的功能表可得，此刻74LS279D的四個(gè)輸出端1Q1、1Q2 2Q1、2Q2將根據(jù)輸入端的情況輸出相應(yīng)的值。當(dāng)8=1, R=1,輸出端Q將保持上一刻的狀態(tài)不變;當(dāng)S=

32、0，R=1，輸出端Q將變?yōu)椤?1”若沒有選手按鍵，74LS48D的輸入端LT、RBI均為“ 1”，BI/rbo =2Q2= “ 1 ”，由74LS48D的功能 表可得，此時(shí)74LS48D處于消隱狀態(tài)（即不顯示任何數(shù)字）若有選手按鍵，74LS48D的輸入端LT、RBT均為“ 1”，B/rbO=2Q2=“ 0”，由74LS48D的功能表可得，此時(shí)74LS48D處于有效譯碼工作狀態(tài)，即74LS48D的輸出端將根據(jù)輸入端 DCBA勺情況輸出相應(yīng)的信號(hào)，并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)字（即優(yōu)先搶答的選手的編號(hào)）74LS279D的輸出端2Q2還經(jīng)過或門（7432N）與74LS148D的EI端連接，即將 74LS

33、279D的2Q2端的輸出信號(hào)向74LS148D的EI端輸出。若沒有選手按鍵，則 EI=2Q2= “ 0”，即74LS148D處于打開狀態(tài)，這也解釋了為什么在中指出沒有選手按鍵時(shí)，EI端的輸入信號(hào)為“ 0”；若有選手按鍵，則 EI=2Q2= “ 1”，即74LS148D處于鎖存狀態(tài)，這也解釋了為什么在中指出有選手按鍵時(shí),EI端的輸入信號(hào)為“ 1”5.2定時(shí)電路一、電路功能定時(shí)電路的功能為在主持人按下鍵后開始倒計(jì)時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有選手搶答， 則倒計(jì)時(shí)停止，否則直至倒計(jì)時(shí)結(jié)束。二、構(gòu)成1.74LS190D （可預(yù)置BCD十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器）2. 555定時(shí)器（用以產(chǎn)生秒脈沖）USDCOqH化niG

34、JW IfE三、電路圖VCC 1jLL.、J IKrLBoaj5R?5Vitib£55昭SUH丄 =rcikik11nhtiWal四、電路分析圖5-31. 555定時(shí)器用以產(chǎn)生74LS190D計(jì)數(shù)時(shí)所需的上升沿脈沖（即一定頻率的脈沖波形一一矩形波）555定時(shí)器產(chǎn)生的波形與來自搶答電路的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)或門向74LS190D的CLK端輸出，當(dāng)來自搶答電路的信號(hào)為“ 0 ”時(shí)，則555定時(shí)器產(chǎn)生的脈沖波形無法輸給74LS190D的CLK端；當(dāng)來自搶答電路的信號(hào)為“1”時(shí)，則555定時(shí)器產(chǎn)生的脈沖波形輸給74LS190D的CLK端。2. 74LS190D的輸入端CTEN的輸入信號(hào)為“ 0”，

35、Ud的輸入信號(hào)為“1”，說明74LS190D為減法計(jì)數(shù)LOAD的輸入信號(hào)為“ 1”，且74LS190D的CLK端有脈沖波形輸入，則每到一個(gè)上升沿,74LS190D便進(jìn)行一次減數(shù)工作。工作，若load的輸入信號(hào)為“ 0”，則74LS190D將處于置數(shù)狀態(tài)，若5.3警報(bào)電路、電路功能其他情況下警報(bào)系統(tǒng)處于不發(fā)警報(bào)電路的功能為當(dāng)選手按鍵后發(fā)出聲音，提示主持人有選手按鍵, 聲音的狀態(tài) 二、構(gòu)成1.蜂鳴器（用來發(fā)出聲音）2. 555定時(shí)器（用以產(chǎn)生秒脈沖）三、電路圖S65,0V vccvetR1150VIkGAlI3 11 DR探6sC5oi.ai|ji-vreRiTMsrDtaIHRTftlCOWR1

36、4-VA51OQQruXII四、電路分析555 VIRIUALflR _5 LiBUZZER500 HiJ Mc TJ圖5-4當(dāng)開關(guān)S8接到地時(shí)，RST端的輸入信號(hào)為“ 0”，蜂鳴器始終不響，當(dāng)開關(guān) S8接向另一側(cè)（即搶答電路與報(bào)警電路連接處）時(shí)，若從搶答電路傳來“1”信號(hào)，則蜂鳴器開始響，若從搶答電路傳來“0 ” 信號(hào)，則蜂鳴器不會(huì)響。燈X1是作為蜂鳴器是否發(fā)出響聲的參照物。5.4時(shí)序電路時(shí)序電路是整個(gè)電路的靈魂，它將部分電路逐一連接起來，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求:1.主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài),2.當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路

37、停止工作。3. 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。整個(gè)電路其關(guān)鍵點(diǎn)在于的使能端ET,以此為中心展開電路模塊之間的連接，使能端ET有兩方面控制:ET為高鎖存器中的鎖存信號(hào)；74LS190的借位輸出端控制。當(dāng)有人搶答或倒計(jì)時(shí)時(shí)間到，都會(huì)使電平，最終達(dá)到搶答選手被鎖定后其他選手選擇無效和倒計(jì)時(shí)時(shí)間到后選手不可再搶答的目的。6系統(tǒng)仿真與測(cè)試L_Lrj C$)丄_L-I 4TViOlOhflfO1thR41th.rA_rI linnn rtin?汕CtiJvcca盤話rp1*41百 MKJtJh911-HLreigeMl. S?f5nJHl SilUIMTT.14-1 .vet

38、IE.-LUli> J ITT 址rt+ lHJINJkKX UG HLULI"-riAL BMfV6.1仿真步驟1.根據(jù)自己所畫好的電路圖，在Multisim 元器件庫選擇相應(yīng)的元器件。2.用導(dǎo)線將元器件按圖連接好。3. 將元器件相應(yīng)參數(shù)設(shè)置好。4. 進(jìn)行電路仿真，根據(jù)仿真修改相應(yīng)的參數(shù)。6.2總電路圖vccwcp 5»V<rHWHr4LKCWiin<嚴(yán)iniHinrAi.fi 昭!/! r*旨hu6.3仿真結(jié)果及分析VH此圖表示：主持人喊開始搶答后倒計(jì)時(shí)到6秒時(shí)，第1號(hào)手搶答到了此題，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出響聲。7心得體會(huì)在本次課設(shè)中，從剛開始的毫無頭緒到后來的漸漸上手，從剛開始的認(rèn)為簡單到后來的過五關(guān)斬六將，從剛開始的頭疼難耐到后來的耐心十足，連自己都不由得暗暗佩服自己可以將這樣一個(gè)復(fù)雜的電路 圖摸得十分清楚。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。雖然自己的成績一直很不錯(cuò)，但自己也十分清楚自己會(huì)的始終我便只會(huì)傻眼、頭疼