數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)(帶仿真).

1、數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)課題名稱 數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì) 姓名學(xué)號學(xué)院專業(yè)2009年04月7日數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)數(shù)字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)的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上 兩部分組成主體電路。通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸 出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成 形。1基本功能1. 搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 S7表示。2. 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) S，該開關(guān)由主持人控制。3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并

2、在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4. 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲 響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。5. 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，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)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí) 顯示器上顯示00。1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及原理）總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路1）本題的根本任務(wù)是準(zhǔn)確判

3、斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。實(shí)現(xiàn)這一功 能可用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號之后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其 他組的搶答信號無效。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令 之后才有效，否則應(yīng)視為提前搶答而犯規(guī)。2）當(dāng)電路形成第一搶答信號之后，用編碼、譯碼及數(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 控制一個(gè)具有兩種工作頻率交替變化的音頻振蕩器工作，使其推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出兩態(tài) 笛音音響，表示該題搶答有效。3）計(jì)分電路可采用2位7段數(shù)碼管顯示，由于每次都是加或減10分，故個(gè)位總保持為零，只要十位和百位作加 /減計(jì)數(shù)即可，可采 用兩

4、級十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器完成。4）在主持人沒有按下開始搶答按鈕前，若有人提前搶答，則鳴喇叭嘟-”表示有組別提前搶答；當(dāng)主持人按下開始搶答按鈕后，開始進(jìn)行30秒倒計(jì)時(shí)，此時(shí)，若有組別搶答，顯示該組別并伴有嘀-嘟”的雙音音響持續(xù)2-3s ;當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，仍無組別搶答，則會發(fā)出 嘀-”的聲音，主持人清零后開始新一輪搶答。總電路框圖）各模塊設(shè)計(jì)方案及原理說明1）搶答電路此部分電路主要完成的功能是實(shí)現(xiàn) 8路選手搶答并進(jìn)行鎖存，同時(shí)有相應(yīng)發(fā)光 二極管點(diǎn)亮和數(shù)碼顯示。利用74LS148優(yōu)先編碼器對所有組別進(jìn)行搶答時(shí)的輸入信號進(jìn)行編碼，將輸出結(jié)果輸入四個(gè)RS觸發(fā)器進(jìn)行信號保持，同時(shí)利用的返回值控制74LS148優(yōu)

5、先編碼器的使能端，即只要有一組選手先按下?lián)尨鹌鳎蜁⒕幋a器鎖死，不再對其他組進(jìn)行編碼。通過74LS283加法器使搶答組別數(shù)字顯示1-8，清零時(shí)顯示9.另外, 將通過加法器的輸出信號輸入 74LS42譯碼器，使搶答組別對應(yīng)在輸出端產(chǎn)生低電 平從而使相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。原理圖如下：2）加減法計(jì)數(shù)電路此部分電路主要完成的功能是實(shí)現(xiàn)每一組的加減記分功能。利用兩片74LS193加減計(jì)數(shù)器分別實(shí)現(xiàn)加數(shù)和減數(shù)功能。即當(dāng)按下加（減）按鈕時(shí)，進(jìn)行數(shù) 字加（減）運(yùn)算，即控制up與down端的電位。再用兩片74LS85比較器完成清零 和進(jìn)位。需要用74LS283加法器實(shí)現(xiàn)個(gè)位數(shù)的數(shù)碼顯示。原理圖如下：3）倒計(jì)時(shí)

6、電路此部分電路主要完成的功能是當(dāng)主持人按下開始搶答按鈕后，進(jìn)行30s倒計(jì)時(shí)，到Os時(shí)喇叭發(fā)出嘀-”的聲音。首先用555定時(shí)電路產(chǎn)生秒振蕩頻率，控制 74LS193加減計(jì)數(shù)器的down輸入 端，按秒頻率減數(shù)。利用一片 74LS85比較器控制高位減法，另一片74LS85比較器完成當(dāng)計(jì)時(shí)器顯示Os時(shí)使另一個(gè)555定時(shí)電路產(chǎn)生振蕩， 放大后可推動(dòng)喇叭發(fā)聲。 原理圖如下：LtlU74）搶答信號發(fā)聲電路此部分電路主要完成的功能是在選手按下?lián)尨鹌骱蟀l(fā)出嘀-嘟”的雙音音響并持續(xù)2-3s。選手按下?lián)尨鹌骱髸?4LS195移位寄存器開始移位?？梢允褂玫褂?jì)時(shí)電路 中的555定時(shí)電路產(chǎn)生的秒振蕩頻率來控制移位速度，

7、使發(fā)聲時(shí)間保持2-3s。移位寄存器的輸出端分別控制兩個(gè)不同參數(shù)的555振蕩電路，發(fā)出不同頻率的響聲，即嘀-嘟”的雙音音響。原理圖如下：V£9VCC¥53vSS- Span5語音信號的放大輸出電路此部分電路主要完成的功能是將 555定時(shí)電路產(chǎn)生的高低電平以語音信號輸出將兩個(gè)555定時(shí)電路的out端通過或門后輸入進(jìn)三極管進(jìn)行放大。原理圖如下：HL802. 電路仿真1）搶答電路仿真第五路搶答器搶答后的顯示，同時(shí)對應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，如下圖:2）加減法計(jì)數(shù)電路通過加減計(jì)數(shù)調(diào)節(jié)到數(shù)字11 （下面是高位），如下圖:U9C3）倒計(jì)時(shí)電路在倒計(jì)時(shí)過程中555定時(shí)電路不工作（下面是高位），無

8、輸出波形,如下圖:當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)顯示00時(shí)，555定時(shí)電路開始振蕩，如下圖:4）搶答信號發(fā)聲電路當(dāng)74195工作即支持人按下開始搶答開關(guān)，有兩個(gè)不同頻率的波形輸出，如下圖:TQ MQ sVCCTJ DV飴土r.eF ='M>F74LSCI4D74LS15L3DVCCTdLSOdDft3ilQOk；.T1 *Tn -"H i J * T2-T1Chmn»l_AEll s«3lt« I ICXpOJfMW fl|W剛I刑Mj5噸於_m p grwI pfljflHwn : 0削llJ西3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析在完成各個(gè)部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)仿真后，就需要將各部分連接起來由于都是由搶答 信號控制，所以只需要將搶答信號輸出，作為其他電路的控制源。具體的過程是將 顯示組別前的二進(jìn)制碼輸入有預(yù)置的 7485比較器，輸出比較結(jié)果的高低電平來啟動(dòng)犯規(guī)電路、搶答發(fā)聲電路。同時(shí)，主持人有兩個(gè)開關(guān)，分別控制組別的清零和倒計(jì)時(shí)電路的開啟。最后一級是語音信號的放大輸出。4.元件清單8線一3線優(yōu)先編碼器74LS148譯碼器 加減計(jì)數(shù)器 比 較器加法器 四2輸入與非門 非門顯示譯碼器555振蕩器共陽數(shù)碼管74L