基于MultismProtel的數(shù)字搶答器

PAGE22基于Multism/Protel的數(shù)字搶答器內(nèi)容摘要：競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)是工廠、學(xué)校和電視臺(tái)等單位舉辦各種智力競(jìng)賽等娛樂(lè)活動(dòng)中經(jīng)常使用的重要基礎(chǔ)設(shè)備之一。本文介紹了數(shù)字搶答器的基本原理以及工作流程，現(xiàn)代電子工程設(shè)計(jì)中一種常用的有效方法就是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，如multisim9，protel等。Multisim軟件解決了多數(shù)任采用實(shí)物元器件進(jìn)行連線測(cè)試，這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法受到了許多限制，而用multisim軟件進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果非常接近實(shí)際操作效果，參數(shù)方便修改，元器件選擇范圍也非常廣泛。本文采用的是multisim9，在前幾版的發(fā)展基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的改善，使multisim9更加完美和強(qiáng)大。關(guān)鍵詞：數(shù)字搶答器multisim9仿真設(shè)計(jì)

BasedMultism/ProteldigitalResponderAbstract:Contestforsystemfactories,schoolsandtelevisionstationsandotherunitsorganizevariousquizzesandotherrecreationalactivitiesareoftenanimportantfoundationforoneofthedevicesused.Thisarticledescribesthebasicprinciplesofdigitalansweringdeviceandworkflow,modernelectronicengineeringdesignacommon,efficientwayofcomputersimulationtechnology,suchasmultisim9,protelandsoon.Multisimsoftwaretosolvethemajorityofphysicalcomponentsusedtoconnecttoanytest,thistraditionalexperimentalmethodsbymanyrestrictions,butwithmultisimsoftwaresimulationexperimentprocessandtheresultsareveryclosetotheactualoperatingresults,easytomodifyparameters,Yuandeviceselectionrangeisalsoveryextensive.Thisarticleusesmultisim9,thefirstfewversionsofthedevelopmentonthebasisofcontinuousimprovement,sothatmultisim9moreperfectandpowerful.Keywords:DigitalRespondermultisim9SimulationDesignpicture基于Multisim/Protel的數(shù)字搶答器前言數(shù)字搶答器系統(tǒng)是工廠、學(xué)校和電視臺(tái)等單位舉辦各種智力競(jìng)賽等娛樂(lè)活動(dòng)中經(jīng)常使用的重要基礎(chǔ)設(shè)備之一。數(shù)字搶答器由主體電路和擴(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)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)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。1Multisim9軟件1.1Multisim的發(fā)展背景隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)技術(shù)EDA技術(shù)的普及和發(fā)展，促進(jìn)了革命性的新的電子電路設(shè)計(jì)，電子工程師做很多的設(shè)計(jì)工作可以通過(guò)計(jì)算家里做。傳統(tǒng)的電子電路，通過(guò)三個(gè)階段的方案設(shè)計(jì)，驗(yàn)證和修改進(jìn)行設(shè)計(jì)，搭接電路所需的實(shí)驗(yàn)方法，往往要經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)的Multisim軟件，品牌的過(guò)程多的工作可以通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以通過(guò)電腦來(lái)完成所有的電子產(chǎn)品。隨著計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)，Multisim軟件已經(jīng)越來(lái)越完善，使用更廣泛的Multisim9。在以前版本的開(kāi)發(fā)建立了一些改進(jìn)，Multisim軟件使系統(tǒng)更加健壯。1.2Multisim軟件的簡(jiǎn)單介紹Multisim9是一個(gè)全面的工具，用于系統(tǒng)提供巨大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)，它提供了所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)功能，以滿足需求的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。IITMultisim9推出專(zhuān)為電子電路仿真和設(shè)計(jì)于1988年的EDA軟件工具。在Windows環(huán)境下，軟件環(huán)境Multisim9有一個(gè)完整的集成設(shè)計(jì)，測(cè)試和分析，將創(chuàng)建原理圖，電路圖顯示所有結(jié)果在一個(gè)窗口中的集成電路。構(gòu)建實(shí)際電路之前，采用虛擬仿真軟件Multisim9測(cè)試，實(shí)驗(yàn)方法和工具，使現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)能擴(kuò)張，以提高實(shí)驗(yàn)效率，節(jié)省了大量的實(shí)驗(yàn)資源。其基本步驟設(shè)計(jì)仿真軟件是Multisim9：原理圖設(shè)計(jì)，以創(chuàng)造一個(gè)模擬，部署選項(xiàng)電路原理圖，使用模擬設(shè)備，設(shè)置模擬分析;Multisim9開(kāi)始跳水。本文介紹了作為一個(gè)平臺(tái)，Muitisim9一個(gè)應(yīng)答過(guò)程復(fù)用器的設(shè)計(jì)。1.3Multisim的主要功能和特點(diǎn)Multisim軟件提供圖書(shū)館有13,000元素。盡管元件庫(kù)很大，但由于元件被分為不同的“系列”，就可以很容易地找到所需的元件。Multisim9元件庫(kù)包含標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和最先進(jìn)的數(shù)字集成電路。每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)備具有獨(dú)特的符號(hào)，模型模擬和包裝，打造出電路圖仿真和印刷電路板制造。Multisim9還含有多種交互元素，指示元件，虛擬組件，組件和三維立體元件。交互元件可以在仿真過(guò)程組件改變的參數(shù)，來(lái)改變部分，以避免為了節(jié)省時(shí)間停止仿真參數(shù)，而且模擬的結(jié)果可以直接反映變化的元素的參數(shù)，表示該元素通過(guò)電平的外形尺寸差來(lái)表示，給用戶(hù)提供了實(shí)時(shí)的視覺(jué)反饋;虛擬數(shù)字元素是可以改變的，有利于一個(gè)概念或描述的理論觀點(diǎn);評(píng)為“燈芯”，以提高組件的參數(shù)包括用戶(hù)無(wú)法理解的標(biāo)準(zhǔn);3D元素的外觀非常相似，實(shí)際要素，了解電路原理圖和實(shí)際電路之間的關(guān)系。除了自帶Multisim9軟件自帶的主元件庫(kù)外，用戶(hù)可以創(chuàng)建“公司元件庫(kù)”將有助于用來(lái)方便的模擬實(shí)驗(yàn)練習(xí)和工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。Multisim9與其他方案相比?？梢蕴峁└鼈€(gè)性化的方式來(lái)增加組件模型來(lái)建庫(kù)。元件放置迅速和連線簡(jiǎn)捷方便在虛擬電子工作平臺(tái)上建立電路的仿真，相對(duì)比較費(fèi)時(shí)的步驟是放置元件和連線，Multisim

9可以使使用者不需要指導(dǎo)就可以輕易地完成元件的放置。元件的連接也非常簡(jiǎn)單，只需單擊源引腳和目的引腳就可以完成元件的連接。當(dāng)元件移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)時(shí)，Multisim

9仍可以保持它們的連接。連線可以任意拖動(dòng)和微調(diào)。強(qiáng)大的電路分析功能

Multisim

9除了提供虛擬儀表，為了更好地掌握電路的性能，還提供了直流工作點(diǎn)分析、交流分析、敏感度分析、3dB點(diǎn)分析、批處理分析、直流掃描分析、失真分析、傅里葉分析、模型參數(shù)掃描分析、蒙特卡羅分析、噪聲分析、噪聲系數(shù)分析、溫度掃描分析、傳輸函數(shù)分析、用戶(hù)自定義分析和最壞情況分析等19種分析，這些分析在現(xiàn)實(shí)中有可能是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。強(qiáng)大的作圖功能

Multisim

9提供了強(qiáng)大的作圖功能，可將仿真分析結(jié)果進(jìn)行顯示、調(diào)節(jié)、儲(chǔ)存、打印和輸出。使用作圖器還可以對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行測(cè)量、設(shè)置標(biāo)記、重建坐標(biāo)系以及添加網(wǎng)格。所有顯示的圖形都可以被微軟Excel、Mathsoft

Mathcad以及LABVIEW等軟件調(diào)用。后處理器

利用后處理器，可以對(duì)仿真結(jié)果和波形進(jìn)行傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)和工程運(yùn)算。如算術(shù)運(yùn)算、三角運(yùn)算、代數(shù)運(yùn)算、布爾代數(shù)運(yùn)算、矢量運(yùn)算和復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算。RF電路的仿真

大多數(shù)SPICE模型在進(jìn)行高頻仿真時(shí)，SPICE仿真的結(jié)果與實(shí)際電路測(cè)試結(jié)果相差較大，因此對(duì)射頻電路的仿真是不準(zhǔn)確的。Multisim

9提供了專(zhuān)門(mén)用于射頻電路仿真的元件模型庫(kù)和儀表，以此搭建射頻電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高了射頻電路仿真的準(zhǔn)確性。2TTL與非門(mén)測(cè)試實(shí)驗(yàn)2.1門(mén)電路2.1.1門(mén)電路的概念與分類(lèi)所謂門(mén)電路，是指實(shí)現(xiàn)一些基本邏輯功能的電子電路。

門(mén)電路分為分立元件門(mén)電路和集成門(mén)電路。集成門(mén)電路種類(lèi)很多，最常用的有

TTL和

CMOS

兩人系列。分立元件門(mén)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能較差，目前在數(shù)字電路中已很少使用，但它可以說(shuō)明一些基本概念和分析方法。集成門(mén)電路種類(lèi)較多，功能較強(qiáng)，使用廣泛。使用分立元件門(mén)電路，集成電路可以被做，但在實(shí)際應(yīng)用中是集成的。由于品種單一與非門(mén)可以包括各種復(fù)雜的數(shù)字邏輯電路，以及品種單一的設(shè)備，備件，調(diào)試帶來(lái)極大的方便，它沒(méi)有集成工業(yè)和門(mén)或門(mén)，以及供應(yīng)與非門(mén)。2.1.2門(mén)電路的性能門(mén)電路的性能包括兩方面的內(nèi)容：一是作為基本邏輯單元的邏輯功能，另一是作為電路器件的電氣特性。門(mén)電路一般有：與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)等。各種門(mén)電路有著不同的功能，即針對(duì)不同的輸入數(shù)值給出輸出數(shù)值（比如或門(mén)要求兩個(gè)輸入值中有一個(gè)或以上為1時(shí)輸出1；與門(mén)在兩個(gè)輸入值都為1是輸出1，否則輸出0；非門(mén)只有一個(gè)輸入，而輸出與輸入反相），就像數(shù)學(xué)上簡(jiǎn)單的方程式；不同種類(lèi)的門(mén)就像不同的方程式；大量的各種門(mén)可以描述更為復(fù)雜的方程式。實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)電路表2.1.輸入輸出011010100111圖2.1.23編碼器3.1編碼器概述編碼器（encoder）是將信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱(chēng)為碼盤(pán)，后者稱(chēng)為碼尺。根據(jù)編碼器的讀出模式可分為接觸式和非接觸式兩種，根據(jù)本原理，可分為增量式和絕對(duì)式兩類(lèi)增量式，編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)位移的大小是指用脈沖數(shù)。絕對(duì)式編碼器確定每個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字代碼，那只能說(shuō)明在開(kāi)始測(cè)量值和端部位置，但不能用于測(cè)量中間過(guò)程。3.2編碼器分類(lèi)編碼器可分為以下幾類(lèi)：●增量型：就是每轉(zhuǎn)過(guò)單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)(也有發(fā)正余弦信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分，斬波出頻率更高的脈沖)，通常為A相、B相、Z相輸出，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出，根據(jù)延遲關(guān)系可以區(qū)別正反轉(zhuǎn)，而且通過(guò)取A相、B相的上升和下降沿可以進(jìn)行2或4倍頻；Z相為單圈脈沖，即每圈發(fā)出一個(gè)脈沖?！窠^對(duì)值型：就是對(duì)應(yīng)一圈，每個(gè)基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個(gè)唯一與該角度對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的數(shù)值，通過(guò)外部記圈器件可以進(jìn)行多個(gè)位置的記錄和測(cè)量。●按信號(hào)的輸出類(lèi)型分為：電壓輸出、集電極開(kāi)路輸出、推拉互補(bǔ)輸出和長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出?！褚跃幋a器機(jī)械安裝形式分類(lèi)▲有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等?！S套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等?！褚跃幋a器工作原理可分為：光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式。4數(shù)據(jù)選擇器的定義和功能在多路數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，能夠根據(jù)需要將其中任意一路選出來(lái)的電路，叫做數(shù)據(jù)選擇器，也稱(chēng)多路選擇器或多路開(kāi)關(guān)。工作原理是你給A1A0一組信號(hào)比如10那么就相當(dāng)于給了他一個(gè)2進(jìn)制數(shù)字2也就相當(dāng)于選通了D2這個(gè)輸入端，這個(gè)時(shí)候輸出Y輸出的就是D2的信號(hào)，D2是什么Y就輸出什么。數(shù)據(jù)選擇器(MUX)的邏輯功能是在地址選擇信號(hào)的控制下，從多路數(shù)據(jù)中選擇一路數(shù)據(jù)作為輸出信號(hào)。圖4.1-1數(shù)據(jù)選擇器功能示意圖圖4.1-2數(shù)據(jù)選擇器邏輯圖表4.1-1數(shù)據(jù)選擇器功能表輸入輸出使能地址GBAY1××0000D0001D1010D2011D35時(shí)序邏輯電路5.1定義數(shù)字電路根據(jù)邏輯功能的不同特點(diǎn)，可分為兩類(lèi)，稱(chēng)為組合邏輯電路（簡(jiǎn)稱(chēng)組合電路），而另一個(gè)被稱(chēng)為時(shí)序邏輯電路（簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)序電路）。組合邏輯電路的特征是輸出的邏輯功能在任何時(shí)間僅依賴(lài)于時(shí)間的數(shù)據(jù)，而不管該電路的原始狀態(tài)。特性和時(shí)序邏輯電路是在任何時(shí)候輸出邏輯函數(shù)不僅依賴(lài)于輸入信號(hào)的時(shí)間，也取決于原始電路的狀態(tài)，甚至和前面的輸入有關(guān)。5.2電路構(gòu)成及分類(lèi)在數(shù)字電路中通常分為組合邏輯和時(shí)序邏輯電路分為兩大類(lèi)，組合邏輯電路的特點(diǎn)是輸入的變化直接反映了輸出的變化，以及輸入和輸出無(wú)關(guān)的原始狀態(tài)，并且時(shí)序電路是一種輸出不僅與當(dāng)前的輸入有關(guān)，而且與其輸出狀態(tài)的原始狀態(tài)有關(guān)，其相當(dāng)于在組合邏輯的輸入端加上了一個(gè)反饋輸入，在其電路中有一個(gè)存儲(chǔ)電路，其可以將輸出的狀態(tài)保持住。5.3時(shí)序邏輯電路的分析方法根據(jù)給定的電路，寫(xiě)出它的方程、列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表、畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖，而后分析出它的功能。基本分析步驟：★寫(xiě)方程式●輸出方程。時(shí)序邏輯電路的輸出邏輯表達(dá)式，它通常為現(xiàn)態(tài)的函數(shù)?！耱?qū)動(dòng)方程。各觸發(fā)器輸入端的邏輯表達(dá)式?！駹顟B(tài)方程。將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程中，便得到該觸發(fā)器的次態(tài)方程。時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)方程由各個(gè)觸發(fā)器次態(tài)的邏輯表達(dá)式組成?！锪袪顟B(tài)轉(zhuǎn)換真值表將外輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)作為輸入，次態(tài)和輸出作為輸出，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表?！镞壿嫻δ艿恼f(shuō)明根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表來(lái)說(shuō)明電路的邏輯功能?！锂?huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：電路由現(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)換到次態(tài)的示意圖。時(shí)序圖：在時(shí)鐘脈沖CP作用下，各觸發(fā)器狀態(tài)變化的波形圖。5.4實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路五進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理74LS90計(jì)數(shù)器是一種中規(guī)模二一五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，R0（1），R0（2）是清零端，R9（1），R9（2）是置9端，CPA和QA可組成一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CPB和QBQCQD組成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；若把QA和CPB相連，脈沖從CPA輸入，則構(gòu)成8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

表5.4-17490功能表復(fù)位輸入輸出R1R2S1S2QDQCQBQAHHL×LLLLHH×LLLLL××HHHLLH×L×L計(jì)數(shù)L×L×計(jì)數(shù)L××L計(jì)數(shù)×LL×計(jì)數(shù)●將輸出Qa與輸入B連接，構(gòu)成8421BCD碼計(jì)數(shù)器；●將輸出Qb與輸入A連接，構(gòu)成5421BCD碼計(jì)數(shù)器；74LS90具有如下的五種基本工作方式：★五分頻：即由Fd、Fc和Fb組成的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作方式?！锸诸l（8421碼）：將Qa與CK2連接，可構(gòu)成8421碼十分頻電路?！锪诸l：在十分頻（8421碼）的基礎(chǔ)上，將QB端接R1，QC端接R2，其計(jì)數(shù)順序?yàn)?00～101，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè)脈沖作用后，出現(xiàn)狀態(tài)QCQBQA=110，利用QBQC=11反饋到R1和R2的方式使電路置“0”?！锞欧诸l：QA→R1、QD→R2，構(gòu)成原理同六分頻?！锸诸l（5421碼）：將五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端QD接二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端CK1，即可構(gòu)成5421碼十分頻工作方式。此外，據(jù)表5.4-1可知，構(gòu)成上述五種工作方式時(shí)，S1、S2端最少應(yīng)有一端接地；構(gòu)成五分頻和十分頻時(shí)，R1、R2端亦必須有一端接地。圖5.4-1計(jì)數(shù)器的實(shí)驗(yàn)電路如圖圖5.4-1用仿真軟件驗(yàn)證計(jì)數(shù)器的邏輯功能：由電路可知，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸入為低電平；開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，輸入為高電平。采用7段數(shù)碼顯示器進(jìn)行結(jié)果顯示。啟動(dòng)仿真，依次控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)通情況。由真值表可知只要控制R1或R2及S1或S2中每組有一個(gè)為低電平，74LS90便開(kāi)始計(jì)數(shù)。本電路實(shí)現(xiàn)的是五進(jìn)制計(jì)數(shù)，根據(jù)電壓型脈沖發(fā)生器所提供的脈沖，顯示器依次顯示：1、3、5、7、9。6譯碼器6.1概述6.1.1定義譯碼器是一類(lèi)多輸入多輸出設(shè)備的組合邏輯電路，它可分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類(lèi)。變量譯碼器通常是多了幾分的輸入輸出設(shè)備，顯示譯碼器用來(lái)將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的七段碼，一般其可分為驅(qū)動(dòng)LED和驅(qū)動(dòng)LCD解碼是編碼的逆過(guò)程，每個(gè)二進(jìn)制碼的編碼中，給出了一個(gè)特殊的含義，即表示一個(gè)特定信號(hào)或?qū)ο?。理解的代碼的特殊地位的過(guò)程“翻譯”稱(chēng)為解碼，解碼操作被稱(chēng)為解碼器電路?；蛘撸窃跔顟B(tài)解碼器的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼在原文的含義的電路的輸出信號(hào)。6.1.2分類(lèi)許多類(lèi)型的解碼器，但他們的工作幾乎相同的設(shè)計(jì)和分析，其中的二進(jìn)制譯碼器，二-十進(jìn)制譯碼器和解碼器的屏幕是三種典型的使用非常廣泛的解碼電路。二進(jìn)制碼譯碼器，也被稱(chēng)為最小項(xiàng)譯碼器，N得到一個(gè)解碼器，該解碼器通常是較小的項(xiàng)目將被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼數(shù)據(jù)的代碼;碼器解碼器是由一個(gè)編碼到另一種編碼轉(zhuǎn)換;顯示譯碼器，編碼一般是翻譯成一個(gè)特殊的代碼或代碼數(shù)據(jù)，并通過(guò)顯示裝置顯示的解碼器的狀態(tài)。6.1.3譯碼器電路結(jié)構(gòu)由與門(mén)電路構(gòu)成的2輸入譯碼器，其輸出共有22個(gè)（即4），可以每個(gè)其輸出對(duì)應(yīng)于一個(gè)最小項(xiàng)。在電路中當(dāng)輸入BA的取值為10，即對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)的2時(shí)，其F2輸出為高電平，其余的輸出為0。主要使用了與非門(mén)構(gòu)成的2輸入的譯碼器，其每個(gè)輸出對(duì)應(yīng)于一個(gè)最小項(xiàng)的非。在這點(diǎn)電路中，當(dāng)輸入BA的取值為10時(shí)，其輸出F2不再為1，而是輸出為0，其余的輸出為1。上面列出的為2輸入的情況，對(duì)于輸入為2個(gè)以上的情況也與此相同，同樣可以有輸出高電平有效的，也有輸出低電平有效的。6.1.4用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯功能由于任何一組合邏輯電路都可以寫(xiě)成最小項(xiàng)表達(dá)式的形式，而譯碼器電路的輸出列出了該電路的所有最小項(xiàng)表達(dá)式（或最小項(xiàng)的非表達(dá)式），故可以用譯碼器電路實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯電路。用74LS138實(shí)現(xiàn)函數(shù)須注意兩點(diǎn)：■74LS138的輸出是低電平有效，故實(shí)現(xiàn)邏輯功能時(shí)，輸出端不可借或門(mén)及非門(mén)■74138與前面不同的是，其有使能端，故使能端必須加以處理，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)需要的邏輯功能。6.1.5使能輸入端在集成電路規(guī)模經(jīng)常遇到的使能端（EnablePin），使終端可以是數(shù)據(jù)可被用來(lái)擴(kuò)大終端集成電路功能的輸入/輸出的大小的輸出，2輸入與譯碼器的輸入端，由于添加輸入端子功能改變當(dāng)E=0時(shí)，輸出全為0，最后譯碼器的空閑時(shí)間，這是積極的高，那么他的結(jié)論可沒(méi)有一個(gè)工作狀態(tài)，我們可以理解E=0，當(dāng)譯碼器不能正常工作，當(dāng)E=1，我們可以看到，它的譯碼器可以正常工作，我們稱(chēng)此輸入為E=1可以正常使用所謂的高電平使能端。6.2實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路譯碼器是一種具有“翻譯”功能的邏輯電路，這種電路能將輸入二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)，按照其原意翻譯成對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。有一些譯碼器設(shè)有一個(gè)和多個(gè)使能控制輸入端，又成為片選端，用來(lái)控制允許譯碼或禁止譯碼。74LS138為3線－8線譯碼器，共有54LS138和74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式。74139譯碼器的工作方式：內(nèi)部包括兩個(gè)相同的2——4線譯碼器，每個(gè)譯碼器有3個(gè)輸入端：G輸入允許；B、A地址數(shù)據(jù)輸入。G=0時(shí)允許譯碼，A、B為不同數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出端為低電平。表6.2-1真值表輸入輸出GBAY3Y2Y1Y01××11110001110001110101010110110111圖6.2-1譯碼器的實(shí)驗(yàn)電路如圖6.2-1用仿真軟件驗(yàn)證譯碼器的邏輯功能：由電路圖可知，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸入為低電平；開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，輸入為高電平。采用燈的亮度進(jìn)行結(jié)果顯示。X1、X2、X3、X4分別對(duì)應(yīng)Y1、Y2、Y3、Y4。啟動(dòng)仿真，依次控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)通情況。由真值表6.2-1可知首先要控制G為高電平，便可控制譯碼輸出。X1、X2閉合時(shí)，Y1、Y2、Y3點(diǎn)亮，Y0滅；X1閉合，X2打開(kāi)時(shí)，Y0、Y2、Y3點(diǎn)亮，Y1滅；X1打開(kāi)，X2閉合時(shí)，Y0、Y1、Y3點(diǎn)亮，Y2滅；X1、X2打開(kāi)時(shí)，Y0、Y1、Y2點(diǎn)亮，Y3滅。據(jù)此驗(yàn)證了譯碼器的邏輯功能。7555定時(shí)電路7.1概述7.1.1定義當(dāng)集成基電路又稱(chēng)為集成或定時(shí)器555電路是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，被廣泛使用。這是一個(gè)延遲時(shí)間和各種各樣的電路用于產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，由于內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電壓通過(guò)使用三個(gè)5K電阻電路555如此命名。7.1.2分類(lèi)電路的類(lèi)型有雙極型和CMOS兩類(lèi)，類(lèi)似于2的結(jié)構(gòu)和工作原理。幾乎所有的雙極模型最后三個(gè)數(shù)字產(chǎn)品是555或556;所有CMOS型號(hào)7555或最后四位數(shù)字是7556，正是相同的邏輯功能和引腳排列既方便交流。555和7555頃單一的計(jì)時(shí)器。556和7556頃兩個(gè)定時(shí)器。電源電壓VCC=+5V雙極?15伏，以200mA的最大輸出電流，CMOS電壓為3?18V?！?55時(shí)的基本電路的特征：555芯片的應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，稱(chēng)為555或555定時(shí)器電路。但是，發(fā)展，這除了延遲的控制程序，同時(shí)也為光，恒溫，壓力，速度，以及其他控制和測(cè)量測(cè)試音之后。此外，該組合物還可以是脈沖的，單穩(wěn)態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)，以及脈沖調(diào)制電路的交變電流源的信號(hào)，功率變換，頻率變換，脈沖調(diào)制。因?yàn)樗强煽?，使用方便，價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，有幾十個(gè)555元器件，它是一個(gè)分壓器，比較器，基本R-S觸發(fā)器，放電管以及緩沖器等。該電路是比較復(fù)雜的，模擬和數(shù)字電路的混合。◆555電路的工作原理:電路555的內(nèi)部電路框圖如圖7-1所示。它包括兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)RS鎖存基地，一個(gè)放電開(kāi)關(guān)T，比較器的參考電壓分壓器組成的構(gòu)成只提供5KΩ三個(gè)電阻。分別使比較器A1和A2的反相輸入端和比較器的參考電平終端的CCV32CCV31反相輸入端的底部的高度。A1和A2輸出RS狀態(tài)控制和狀態(tài)放電開(kāi)關(guān)搖桿。當(dāng)從6英尺的輸入，并且觸發(fā)輸入高電平信號(hào)超過(guò)參考電平CCV32，觸發(fā)器被復(fù)位，輸出端子555的3腳輸出低，而放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通;當(dāng)2英尺下面CCV31的輸入信號(hào)和輸入，鎖存輸出5553英尺高，而放電開(kāi)關(guān)是關(guān)閉的。DR是復(fù)位端（4腳）時(shí)，RD=0，555輸出低電平。VC是控制電壓端（5腳）中，比較器A1CCV32通常的輸出作為基準(zhǔn)電平，當(dāng)一個(gè)電壓端子5的外部輸入，即，通過(guò)改變比較器的參考電平達(dá)到另一個(gè)命令的輸出時(shí)，電壓沒(méi)有連接，電容器通常是連接到地一個(gè)0.01μF，從消除外部干擾，水平濾波效果參考以確保穩(wěn)定性。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，連接銷(xiāo)7的電容器提供具有低電阻的放電通路。計(jì)時(shí)器555主要是電阻性，電容充電和由兩個(gè)比較器，用于檢測(cè)電壓的電容來(lái)確定輸出電平，并接通和斷開(kāi)放電開(kāi)關(guān)的電平形成的放電電路。這是很容易的從幾微秒建立到數(shù)十個(gè)延遲電路分鐘的很容易被一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器，作為一個(gè)脈沖發(fā)生器電路或波形轉(zhuǎn)換。圖7.1.4-1555定時(shí)器組成框圖▲它的各個(gè)引腳功能如下：

1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。

8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5

~

16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3

~

18V。一般用5V。

3腳：輸出端Vo

2腳：TL低觸發(fā)端

6腳：TH高觸發(fā)端

4腳：DR是直接清零端。當(dāng)DR端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TL、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為CC，CCV31,V32的情況下，555時(shí)基電路的功能表如表7—1示。表7.1.4-1555定時(shí)器邏輯功能清零端高觸發(fā)端低觸發(fā)端Q放電管功能0××0導(dǎo)通直接清零10導(dǎo)通置011截止置11不變保持8數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)8.1搶答器的總體結(jié)構(gòu)如圖8.1-1所示為總體方框圖。按通電源后，后臺(tái)工作人員將檢測(cè)開(kāi)關(guān)S置“檢測(cè)”狀態(tài)，數(shù)碼管在正常清除下，顯示“”

；當(dāng)后臺(tái)工作人員將檢測(cè)開(kāi)關(guān)S置“搶答”狀態(tài)，主持人按系統(tǒng)清除按鍵，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈；主持人松開(kāi)宣布“開(kāi)始”，搶答器工作。選手按動(dòng)搶答按鍵，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。當(dāng)一輪答題之后，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。如果再次搶答必須由主持人再次按動(dòng)系統(tǒng)清除按鍵。圖8.1-1搶答器8.2優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路如圖8.2-1所示。電路選用優(yōu)先編碼器74LS148和鎖存器74LS279來(lái)完成。該電路主要完成兩個(gè)功能：一是分辨出按鍵的先后順序，并鎖存優(yōu)先搶答的編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：系統(tǒng)清除按鍵按動(dòng)時(shí)，74LS279的四個(gè)RS觸發(fā)的置0端均為0，使四個(gè)觸發(fā)器均被置0。1Q為0，＃使74LS148的使能端等于074LS148處于允許編碼的狀態(tài)，同時(shí)1Q為0，使74LS148的滅燈輸入端等于0，數(shù)碼管無(wú)顯示。這時(shí)搶答器處于準(zhǔn)備搶答狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)清除按鍵松開(kāi)時(shí)，搶答器處于等待狀態(tài)。當(dāng)有選手將按鍵開(kāi)關(guān)按下時(shí)，搶答器將接受并顯示搶答結(jié)果，假設(shè)按下的是S4，則74LS148的編碼輸入為011，此代碼送入74LS279鎖存后，使4Q3Q2Q=100。亦即74LS148的輸入為0100；又74LS148的優(yōu)先編碼標(biāo)志輸出為0，使1Q=1，74LS148處于譯碼狀態(tài)，譯碼的結(jié)果顯示為“4”圖8.2-1有線判斷與編號(hào)鎖存表8.2-174LS148真值表InputsOutputsE101234567A2A1A0GSE0H××××××××HHHHHL×××××××LLLLLHL××××××LHLLHLHL×××××LHHLHLLHL××××LHHHHLLLHL×××LHHHHHLLLHL××LHHHHHHLHLHL×LHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHLLH圖8.2-274LS148邏輯圖表8.2-274LS279真值表InputsOutputsSRQHHQLHHHLLLLNotsure圖8.2-374LS279邏輯圖8.3搶答器的單元電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易邏輯數(shù)字搶答器：主要的和擴(kuò)展電路電路。優(yōu)先編碼器電路，鎖定電路隊(duì)在顯示模式下的輸入信號(hào)進(jìn)行解碼，啟動(dòng)報(bào)警電路和控制電路的開(kāi)關(guān)B組成的兩個(gè)或多個(gè)部分的主電路。譯碼電路由定時(shí)電路和所述第二脈沖信號(hào)產(chǎn)生和輸出，