八路搶答器論文

八路搶答器論文摘要隨著時代的進步，電子行業(yè)的發(fā)展，定時器的應(yīng)用也越來越廣泛。但傳統(tǒng)的定時器都是使用發(fā)條驅(qū)動式、電機傳動式或電鐘式等機械定時器。電子定時器相對產(chǎn)痛定時器來說，體積小、重量輕、造價低、精度高、壽命長、而且安全可靠、調(diào)整方便、適于頻繁使用。本設(shè)計倒計時數(shù)顯定時器電路以NE555電路組成的多諧振蕩器作時基，雖然時間精度不十分高，但經(jīng)濟適用。數(shù)字顯示式倒計數(shù)定時器能夠使人們隨時看到剩余定時時間的多少，這對某些應(yīng)用具有一定的實用價值。該設(shè)計為一位數(shù)的數(shù)字顯示式定時電路，其結(jié)構(gòu)簡單，易于制作，而且時基單位可調(diào)(即既可以秒為時基單位，又可以分為時基單位)。全電路由可調(diào)式時基信號發(fā)生器、減計數(shù)與顯示器和輸出信號控制電路等組成。關(guān)鍵詞：電子時鐘，數(shù)顯，定時，NE556，繼電器1.1搶答器的簡介緒論隨著我國經(jīng)濟和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開競爭場合要求有公正的競爭裁決，因此出現(xiàn)了搶答器。搶答器又稱為第一信號鑒別器，其主要應(yīng)用于各種知識競賽、文藝活動等場合。搶答器一般是由很多電路組成的，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比較簡單，特別是當(dāng)搶答路數(shù)很多時，實現(xiàn)起來就更為困難，而且市面上出售的搶答器不僅價格昂貴，在中小城市也極難買到，這無疑給有意舉辦智力競賽的單位帶來了很大的不便。目前，傳統(tǒng)普通搶答器主要存在以下缺陷：1、在一次搶答過程中，當(dāng)出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時，只能處理違規(guī)搶答信號，而對沒有違規(guī)的有效搶答信號不能進行處理，因而使該次搶答過程變?yōu)闊o效。2、當(dāng)有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器或采用優(yōu)先編碼電路選擇其中一個，或利用搶答電路電子元件的“競爭”選擇其中一個。對于后者由于搶答電路制作完畢后電子元件被固定。各路搶答信號的“競爭”能力也被固定，因而本質(zhì)上也有優(yōu)先權(quán)。普通搶答器存在不公平性。3、當(dāng)有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器只能“抓住”其中一個而出現(xiàn)“漏洞”。1.2搶答器的設(shè)計意義搶答器控制系統(tǒng)是工廠、學(xué)校和電視臺等單位舉辦各種智力競賽等娛樂活動中經(jīng)常使用的重要基礎(chǔ)設(shè)備之一。目前設(shè)計搶答器的方法很多,例如用傳統(tǒng)的PCB板設(shè)計、用PIC設(shè)計或者用單片機設(shè)計。而用EDA可以更加快速、靈活地設(shè)計出符合各種要求的搶答器,優(yōu)于其他設(shè)計方法,使設(shè)計過程達到高度自動化。本次畢業(yè)設(shè)計是以實際動手研究為主線，以科學(xué)研究所研究到的所應(yīng)用的的實際技術(shù)為主要內(nèi)容，培養(yǎng)掌握電子技術(shù)的科學(xué)規(guī)律、技術(shù)，測量技術(shù)等研究方法使其具有獨立動手研究的能力，以便在未來的工作中開拓創(chuàng)新。搶答器是一種能使任何比賽及競爭性的游戲體現(xiàn)公平、公正的電子裝備。為了全面運用科學(xué)動手研究的技術(shù)方法，在加強的直接動手方法的同時，力求在短時間里得以掌握先進科學(xué)技術(shù)：如本設(shè)計中所使用到的multisim9等軟件。也培養(yǎng)了理論聯(lián)系實際、設(shè)計電路的能力及正確的處理數(shù)據(jù)、分析能力。1.3論文工作作者在設(shè)計中，完成了對設(shè)計中部分理論的整理和文檔的撰寫工作。2008年一月份至二月份，作者查找相關(guān)資料并進行整理，為設(shè)計前期工作做好了充分的準(zhǔn)備；2008年三月份，作者根據(jù)所獲得的資料寫出設(shè)計開題報告和設(shè)計任務(wù)書；2008年四月份，作者在所獲得的資料下，運用所學(xué)專業(yè)知識開始著手設(shè)計出電路圖,并在EDA軟件中實現(xiàn)仿真，生成PCB圖；2008年五月份，作者根據(jù)設(shè)計后所得的PCB圖并購買所需要的相應(yīng)元件，在PCB板上安裝自己設(shè)計的電路；2008年六月份，作者將安裝好的電路通電調(diào)式并進行總結(jié)。最后根據(jù)在EDA軟件中仿真論證和現(xiàn)實實踐中所得的結(jié)論進行整理并以論文的形式展現(xiàn)。在設(shè)計制作中，針對作者設(shè)計的作品對當(dāng)前社會和學(xué)校的作用以及當(dāng)今市場上相同產(chǎn)品價格和功能的相互性比較，作者以電子技術(shù)的科學(xué)規(guī)律、技術(shù)，軟件測試技術(shù)等研究方法設(shè)計的產(chǎn)品不但彌補了功能的不足，而且降低了成本。所提出的新的開發(fā)模式，為往后的開發(fā)和研究工作提供了一定的參考意義；已完成的設(shè)計課件，在教學(xué)和學(xué)習(xí)者的自學(xué)中，是一個新的嘗試，具有一定的實用價值。2EDA技術(shù)簡介電子設(shè)計自動化簡稱EDA,是近二十年來興起的一門新興的學(xué)科,特別是20世紀(jì)90年代以后得到了迅速的發(fā)展,目前我國的電子行業(yè)中普遍采用EDA技術(shù)進行電路設(shè)計和印制板制作。在本設(shè)計中，采用了EDA技術(shù)進行電路的分析、設(shè)計和仿真。本章中，概括的介紹了EDA技術(shù)的發(fā)展階段、基本特征、EDA常用的工具軟件介紹和相應(yīng)的設(shè)計方法。2.1EDA技術(shù)的發(fā)展階段EDA技術(shù)伴隨著計算機、集成電路、電子系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展，經(jīng)歷了計算機輔助（Computer-AidedDesign，CAD）、計算機輔助工程設(shè)計（Computer-AidedEngineeringDesign，CAED）和電子設(shè)計自動化（EDA）3個發(fā)展階段。1.20世紀(jì)70年代的計算機輔助設(shè)計（CAD）階段早期的電子系統(tǒng)硬件設(shè)計采用的是分立元件，隨著集成電路的出現(xiàn)和應(yīng)用，硬件設(shè)計進入到大量選用中小規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)集成電路階段。人們將這些器件焊接在電路板上，做成初級電子系統(tǒng)，對電子系統(tǒng)的調(diào)試是在組裝好的印刷電路板（PrintedCircuitBoard，PCB）上進行的。由于設(shè)計師對圖形符號使用數(shù)量有限，傳統(tǒng)的手工布圖方法無法滿足產(chǎn)品復(fù)雜性的要求，更不能滿足工作效率的要求。這時，人們開始將產(chǎn)品設(shè)計過程中高度重復(fù)性的繁雜勞動，如布圖布線工作，用二維圖形編輯與分析的CAD工具替代，最具代表性的產(chǎn)品就是美國Accel公司開發(fā)的Tango布線軟件。由于PCB布圖布線工具受到計算機工作平臺的制約，其支持的設(shè)計工作有限且性能比較差。20世紀(jì)70年代，可以說是EDA技術(shù)發(fā)展的初期。2.20世紀(jì)80年代的計算機輔助工程設(shè)計（CAED）階段初級階段的硬件設(shè)計是用大量不同型號的標(biāo)準(zhǔn)芯片實現(xiàn)電子系統(tǒng)設(shè)計的。隨著微電子工藝的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了集成上萬只晶體管的微處理器、集成幾十萬直到上百萬儲存單彎的隨機存儲器和只讀存儲器。此外，支持定制單元電路設(shè)計的硅編輯、掩模編程的門陣列，如標(biāo)準(zhǔn)單元的半定制設(shè)計方法以及可編程邏輯器件（PAL器件和GAL器件）等一系列微結(jié)構(gòu)和微電子學(xué)的研究成果都為電子系統(tǒng)的設(shè)計提供了新天地。因此，可以用少數(shù)幾種通用的標(biāo)準(zhǔn)芯片實現(xiàn)電子系統(tǒng)的設(shè)計。伴隨計算機和集成電路的發(fā)展，EDA技術(shù)進入到計算機輔助工程設(shè)計階段。20世紀(jì)80年代初推出的EDA工具則以邏輯模擬、定時分析、故障仿真、自動布局和布線為核心，重點解決電路設(shè)計沒有完成之前的功能檢測等問題。利用這些工具，設(shè)計師能在產(chǎn)品制作之前預(yù)知產(chǎn)品的功能與性能，能生成產(chǎn)品制造文件，在設(shè)計階段對產(chǎn)品性能的分析前進了一大步。如果說20世紀(jì)70年代的自動布局布線的CAD工具代替了設(shè)計工作中繪圖的重復(fù)勞動，那么，到了20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的具有自動綜合能力的CAED工具則代替了設(shè)計師的部分工作，對保證電子系統(tǒng)的設(shè)計，制造出最佳的電子產(chǎn)品起著至關(guān)重要的作用。到了20世紀(jì)80年代后期，EDA工具已經(jīng)可以進行設(shè)計描述、綜合與優(yōu)化和設(shè)計結(jié)果驗證，CAED階段的EDA工具不僅為成功開發(fā)電子產(chǎn)品創(chuàng)造了有利條件，而且為高級設(shè)計人員的創(chuàng)造性勞動提供了方便。但是，大部分從原理圖出發(fā)的EDA工具仍然不能適應(yīng)復(fù)雜電子系統(tǒng)的設(shè)計要求，而具體化的元件圖形也制約著優(yōu)化設(shè)計。3.20世紀(jì)90年代電子設(shè)計自動化（EDA）階段為了滿足千差萬別的系統(tǒng)用戶提出的設(shè)計要求，最好的辦法是由用戶自己設(shè)計芯片，讓他們把想設(shè)計的電路直接設(shè)計在自己的專用芯片上。微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是可編程邏輯器件的發(fā)展，使得微電子廠家可以為用戶提供各種規(guī)模的可編程邏輯器件，使設(shè)計者通過設(shè)計芯片實現(xiàn)電子系統(tǒng)功能。EDA工具的發(fā)展，又為設(shè)計師提供了全線EDA工具。這個階段發(fā)展起來的EDA工具，目的是在設(shè)計前期將設(shè)計師從事的許多高層次設(shè)計由工具來完成，如可以將用戶要求轉(zhuǎn)換為設(shè)計技術(shù)規(guī)范，有效地處理可用的設(shè)計資源與理想的設(shè)計目標(biāo)之間的矛盾，按具體的硬件、軟件和算法分解設(shè)計等。由于電子技術(shù)和EDA工具的發(fā)展，設(shè)計師可以在不太長的時間內(nèi)使用EDA工具，通過一些簡單標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計過程，利用微電子廠家提供的設(shè)計庫來完成數(shù)萬門ASIC和集成系統(tǒng)的設(shè)計與驗證。20世紀(jì)90年代，設(shè)計師逐步從使用硬件轉(zhuǎn)向設(shè)計硬件，從單個電子產(chǎn)品開發(fā)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級電子產(chǎn)品開發(fā)片上系統(tǒng)（SystemOnaChip，SOC）。因此，EDA工具是以系統(tǒng)級設(shè)計為核心，包括系統(tǒng)行為級描述與結(jié)構(gòu)綜合，系統(tǒng)仿真與測試驗證，系統(tǒng)劃分與指標(biāo)分配，系統(tǒng)決策與文件生成等一整套的電子設(shè)計自動化工具。這時的EDA工具不僅具有電子系統(tǒng)設(shè)計的能力，而且能提供獨立于工藝和廠家的系統(tǒng)級設(shè)計能力，具有高級抽象的設(shè)計構(gòu)思手段。例如，提供框圖、狀態(tài)圖和流程圖的編輯能力，具有適合層次描述和混合信號描述的硬件描述語言（如VHDL、AHDL或VerilogHDL），同時含有各種工藝的標(biāo)準(zhǔn)元件庫。只有具備上述功能的EDA工具，才可能使電子系統(tǒng)工程師在不熟悉各種半導(dǎo)體工藝的情況下完成電子系統(tǒng)的設(shè)計。[1]2.2EDA技術(shù)的基本特征EDA代表了當(dāng)今電子設(shè)計技術(shù)的最新發(fā)展方向，它的基本特征是：設(shè)計人員按照2.3EDA常用軟件介紹EDA工具層出不窮，目前進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件有：multiSIM9（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。這些工具都有較強的功能，一般可用于幾個方面，例如很多軟件都可以進行電路設(shè)計與仿真，同進還可以進行PCB自動布局布線，可輸出多種網(wǎng)表文件與第三方軟件接口。本文介紹的搶答器以EDA技術(shù)作為開發(fā)手段、采用Multisim9和Protel99兩種工具軟件作為控制為核心設(shè)計而成。Multisim9是電子電路設(shè)計與仿真方面的EDA軟件。由于Multisim9的最強大功能是用于電路的設(shè)計與仿真，因此稱這種軟件叫做虛擬電子實驗室或電子工作平臺。在任意一臺計算機上，利用Multisim9均可以創(chuàng)建虛擬電子實驗室，從而改變傳統(tǒng)的設(shè)計方法。Multisim9（EWB的最新版本）軟件是InteractiveImageTechnologiesLtd在20世紀(jì)末推出的電路仿真軟件。其最新版本為Multisim9，目前普遍使用的是Multisim9，相對于其它EDA軟件，它具有更加形象直觀的人機交互界面，特別是其儀器儀表庫中的各儀器儀表與操作真實實驗中的實際儀器儀表完全沒有兩樣，但它對模數(shù)電路的混合仿真功能卻毫不遜色，幾乎能夠100%地仿真出真實電路的結(jié)果，并且它在儀器儀表庫中還提供了萬用表、信號發(fā)生器、瓦特表、雙蹤示波器（對于Multisim9還具有四蹤示波器）、波特儀（相當(dāng)實際中的掃頻儀）、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀、失真度分析儀、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀和電壓表及電流表等儀器儀表。還提供了我們?nèi)粘３Ｒ姷母鞣N建模精確的元器件，比如電阻、電容、電感、三極管、二極管、繼電器、可控硅、數(shù)碼管等等。模擬集成電路方面有各種運算放大器、其他常用集成電路。數(shù)字電路方面有74系列集成電路、4000系列集成電路、等等還支持自制元器件。Multisim9還具有I-V分析儀（相當(dāng)于真實環(huán)境中的晶體管特性圖示儀）和Agilent信號發(fā)生器、Agilent萬用表、Agilent示波器和動態(tài)邏輯平筆等。同時它還能進行VHDL仿真和VerilogHDL仿真。Protel是PROTEL（現(xiàn)為Altium）公司在20世紀(jì)80年代末推出的CAD工具，是PCB設(shè)計者的首選軟件。它較早在國內(nèi)使用，普及率最高，在很多的大、中專院校的電路專業(yè)還專門開設(shè)Protel課程，幾乎所在的電路公司都要用到它。早期的Protel主要作為印刷板自動布線工具使用，其最新版本為ProtelDXP，現(xiàn)在普遍使用的是Protel99SE，它是個完整的全方位電路設(shè)計系統(tǒng)，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印刷電路板設(shè)計（包含印刷電路板自動布局布線），可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)體系結(jié)構(gòu)），同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多層印制線路板的自動布線，可實現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。Protel軟件功能強大（同時具有電路仿真功能和PLD開發(fā)功能）、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是電路設(shè)計和PCB設(shè)計。因此，使用Multisim9和Protel99設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計相比較,不僅簡化了接口和控制,也提高了系統(tǒng)的整體性能和工作可靠性,具有電路簡單、成本低廉、操作方便、靈敏可靠等優(yōu)點。也由此可看出，Multisim9和Protel99兩款工具軟件在今后必然成為廣大電子線路設(shè)計工作者首選的計算機輔助電子線路設(shè)計軟件。[2]2.4EDA技術(shù)的基本設(shè)計方法在接受系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)后，首先確定設(shè)計方案，同時要選擇能實現(xiàn)該方案的合適元器件，然后根據(jù)具體的元器件設(shè)計電路原理圖。接著進行第一次仿真，包括數(shù)字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析、瞬態(tài)分析。系統(tǒng)在進行仿真時，必須要有元件模型庫的支持，計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調(diào)試中的信號源和示波器，如圖1所示。圖1電路仿真這一次仿真主要是檢驗設(shè)計方案在功能方面的正確性。仿真通過后，根據(jù)原理圖產(chǎn)生的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表進行PCB板的自動布局布線。在制作PCB板之前還可以進行后分析，包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析、可靠性分析等，并且可以將分析后的結(jié)果參數(shù)反標(biāo)回電路圖，進行第二次仿真，也稱為后仿真，這一次仿真主要是檢驗PCB板在實際工作環(huán)境中的可行性。由此可見，電路級的EDA技術(shù)使電子工程師在實際的電子系統(tǒng)產(chǎn)生之前，就可以全面地了解系統(tǒng)的功能特性和物理特性，從而將開發(fā)過程中出現(xiàn)的缺陷消滅在設(shè)計階段，不僅縮短了開發(fā)時間，也降低了開發(fā)成本。3總體的設(shè)計思路3.1搶答器設(shè)計原理與總體方框圖搶答電路主要由搶答按扭、優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路、譯碼顯示、主持人控制開關(guān)、控制電路、報警電路、秒脈沖產(chǎn)生電路、定時電路、顯示電路組成，如圖1所示。其工作原理為: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,定時器顯示設(shè)定時間;主持人將開關(guān)置“開始”狀態(tài),宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時,揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時,搶答器完成:優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后,定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。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)。圖1設(shè)計框圖3.2單元電路設(shè)計3.2.1搶答器電路參考電路如圖2所示。該電路完成兩個功能:一是分辨出選手按鍵的先后,并鎖存優(yōu)先搶答者的編號,同時譯碼顯示電路顯示編號;二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程:開關(guān)S置于“清除”端時,RS觸發(fā)器的端均為0,4個觸發(fā)器輸出置0,使74LS148的=0,使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于“開始”時,搶答器處于等待工作狀態(tài),當(dāng)有選手將鍵按下時(如按下S5),74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后,1Q=1,74LS48處于工作狀態(tài),4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外,1Q=1,使74LS148=1,處于禁止?fàn)顟B(tài),封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時,74LS148的此時由于仍為1Q=1,所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài),確保不會出二次按鍵時輸入信號,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”然后再進行下一輪搶答。74LS148為8線-3線優(yōu)先編碼器,表1為其功能表。[3]圖2數(shù)字搶答器電路3.2.2定時電路該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù),表2為74192的真值表。圖3可預(yù)置時間的定時電路CRLDCPUCPDD3D2D1D0Q10000C0CCC--1Cd3CCCd2CCCd1CCCd0CCn+13Qn+12Q1n+1Q0n+10d3減法計算保持0d20d10d01-1CCCC加法計算1111表274LS192功能真值表通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上,其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74192的預(yù)置數(shù)控制端實現(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)定一次搶答的時間,通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進行預(yù)置,計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后,計數(shù)器開始減法計數(shù)工作,并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG上,當(dāng)有人搶答時,停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間;如果沒有人搶答,且倒計時時間到時,BO2輸出低電平到時序控制電路,控制報警電路報警,同時以后選手搶答無效。下面結(jié)合圖4具體講一下標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路的原理。圖中電容C的放電時間和充電時間分別為[4]：t1R2CIN20.7R2C,t2(R1R2)CIN20.7(R1R2)C于是從NE555的3端輸出的脈沖的頻率為:f1t1t21.43(R12R2)C結(jié)合我們的實際經(jīng)驗及考慮到元器件的成本,我們選擇的電阻值為R1=15K,R2=68K,C=10uF,代入到上式中即得,即秒脈沖。[5]圖4標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路3.2.3報警電路由555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖5示。其中NE555構(gòu)成多諧振蕩器,振蕩頻率f0=1.43/[(RI+2R2)C]其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為時序控制電路輸出的控制信號,當(dāng)PR為高電平時,多諧振蕩器工作,反之,電路停振。[6]圖5報警電路3.2.4時序控制電路時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵,它要完成以下三項功能:主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時,搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài);當(dāng)參賽選手按動搶答按鍵時,揚聲器發(fā)聲,搶答電路和定時電路停止工作;當(dāng)設(shè)定的搶答時間到,無人搶答時,揚聲器自動報警,表示此次搶答無效;根據(jù)上面的功能要求以及圖2,設(shè)計的時序控制電路如圖6所示。圖6時序控制電路圖6中,與門G1的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止,門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端(即圖2中的5端)。圖4的工作原理是:主持人控制開關(guān)從“清除”位置撥到“開始”位置時,來自于圖2中的74LS279的輸出1Q,即CTR=0,經(jīng)G3反相,輸出為1,則NE555產(chǎn)生的時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端(圖中用CLCK表示接入到74LS192CPD端的信號),定時電路進行遞減計時。同時,在定時時間未到時,則“定時到信號”為1,門G2的輸出=0,使74LS148處于正常工作狀態(tài),從而實現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答按鍵時,CTR=1,經(jīng)G3反相,輸出為0,封鎖CP信號,定時器處于保持工作狀態(tài);同時,門G2的輸出=1,74LS148處于禁止工作狀態(tài),從而實現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時時間到時,則“定時到信號”為0,/ST=1,74LS148處于禁止工作狀態(tài),禁止選手進行搶答。同時,門G1于關(guān)門狀態(tài),封鎖時鐘CP信號,使定時電路保持00狀態(tài)不變,從而實現(xiàn)無人搶答功能的要求。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間(其功能表見表4),具體原理如下:主要由555時鐘電路(用于控制報警聲音頻率)、蜂鳴器即相關(guān)的延時電路和控制電路組成。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121通過信號/Ys、BO2、S控制報警與否和報警時間,555時鐘電路產(chǎn)生脈沖時鐘。在規(guī)定的時間有人搶答時,/Ys由1跳變到0,74121有狀態(tài)2(見表3狀態(tài)編碼),即Q輸出暫態(tài)高電平,蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報警,持續(xù)時間為tw=4.3秒;如果在規(guī)定時間內(nèi)無人搶答,BO2由1跳變到0,74121有狀態(tài)1,Q輸出暫態(tài)高電平,蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報警持續(xù)時間為tw。結(jié)合圖5所示報警電路,分析tw計算如下:tw=R3C2ln2。取C2=100uF,R3=51K,有tw=R6Cln2=4.3秒。[7]輸出輸入ALddHHˉˉLd1AdLd2BQQHHHHHLLLLL暫態(tài)高電平暫態(tài)高電平暫態(tài)高電平暫態(tài)高電平暫態(tài)高電平表474121功能表HˉHˉdLdHHH--H暫態(tài)低電平暫態(tài)低電平暫態(tài)低電平暫態(tài)低電平暫態(tài)低電平通過以上分析，串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的測量值和理論計算相符。實際線路滿足設(shè)計指標(biāo)要求。如果以上設(shè)計的電路通過模擬仿真分析，不符合設(shè)計要求，可通過逐漸改變元器件參數(shù)，或更改元器件型號，使設(shè)計符合要求，最終確定出元器件參數(shù)。并可對更改的電路立即進行仿真分析，觀察虛擬結(jié)果是否滿足設(shè)計要求，這在實際的電路中不容易實現(xiàn)，且不直觀，而利用EDA工具可以較快且簡潔的實現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置與更改，觀察結(jié)果也比較形象直觀。3.5電路制作與調(diào)試根據(jù)需求選擇電路的設(shè)計單元進行組合，完成系統(tǒng)的原理圖設(shè)計與PCB設(shè)計，對制作好的PCB板，或準(zhǔn)備好的萬用板，按照裝配圖或原理圖進行器件裝配，電路焊裝前認真檢查電路元件、確保安裝無誤，裝配好之