八路智能競賽搶答器設(shè)計(jì).doc

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 通信0706班指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 八路智能競賽搶答器設(shè)計(jì)初始條件：要求完成的主要任務(wù): 1、搶答器電路組成及工作原理2、定時器電路組成及工作原理3、報警及時序控制電路組成及工作原理4、仿真結(jié)果分析時間安排：第20周，安排任務(wù)（鑒3-302，1.14星期一上午14節(jié)）第20-21周，繪圖仿真設(shè)計(jì)（鑒主13樓計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室1）第21周，完成（答辯，提交報告，演示） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日武漢理工大學(xué)數(shù)字電路多路智能競賽搶答器課程設(shè)計(jì)說明書目錄摘 要11. 搶答器的功能要求21.1基本功能21.2擴(kuò)展功能22. 方案論證與比較22.1方案一：采用數(shù)字電路32.2方案二：采用單片機(jī)32.3方案三：采用PLC42.4方案比較43.總體設(shè)計(jì)原理與各部分單元電路的設(shè)計(jì)53.1數(shù)字搶答器總體具體方框圖53.2各部分單元電路的設(shè)計(jì)63.3完整電路圖設(shè)計(jì)94電路調(diào)試94.1搶答器電路94.3秒脈沖發(fā)生電路114.4時序控制電路124.4報警電路134.5整體電路調(diào)試145仿真結(jié)果分析155.1搶答電路仿真155.2定時電路仿真155.3總體電路仿真166心得與體會187參考資料198附錄：電路中的元件介紹208.1 優(yōu)先編碼器74LS148208.2譯碼器74LS48218.3同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192238.4 555芯片25摘 要該搶答器主要是基于 7 4系列集成芯片組成電路各個部分，成本較低，且基本能夠使用于學(xué)校的一些活動中。采用74LS148編碼器和74LS279 RS鎖存器組成搶答器的核心部分搶答電路。采用74LS192十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)搶答器的定時部分，計(jì)數(shù)器的時鐘脈沖電路提供。采用555定時器和三極管構(gòu)成報警電路，時序控制電路由74LS121產(chǎn)生。采用七段共陰極LED數(shù)碼管顯示搶答序號和定時時間，由74LS48數(shù)字顯示譯碼管顯示數(shù)碼管。本文介紹了一種采用數(shù)字電路制作的多功能數(shù)顯搶答器，它除了具有基本的搶答功能之外，還具有定時報警的功能，和數(shù)顯的功能，當(dāng)搶答開始后，系統(tǒng)會自動倒計(jì)時，并且時間是可以預(yù)設(shè)的，期間有人搶答的話系統(tǒng)會停止計(jì)時，如果期間沒人搶答，系統(tǒng)會有短暫的報警，提示搶答結(jié)束。Abstract The device is based mainly on the Number 7 4 series of integrated circuitchips , which are in the lower cost, and be available to some of the school activities.The core of the Answer circuit is composed of 74LS148 and 74LS279 RS encoder latch. 74LS192 increase the use of metric / Answer by counter designs timing of the clock pulse counter circuit to provide. Using 555 timer and alarm circuit transistor constitute, timing control circuit is generated by the 74LS121. Seven-Segment LED cathode using a total of digital display and serial number Answer regular time, figures from the 74LS48 decoder digital tube display. In this paper, a digital circuit using a number of significant production Answer multi-functional device, which in addition to the Answer with the basic functions, but also has a regular alarm functions, and several significant features, when the start Answer, the system will automatically countdown, and can be pre-set time period if it was Answer system will stop the clock, if no one Answer period, the alarm system will be short-lived, suggesting that the end Answer.1. 搶答器的功能要求1.1基本功能設(shè)計(jì)一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊(duì)參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按號與選手的編號相對應(yīng)，分別是So、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 給節(jié)目主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零(編號顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答的開始。 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號，同時蜂鳴器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。1.2擴(kuò)展功能 搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設(shè)定(如20s)。當(dāng)節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計(jì)時，并用顯示器顯示，同時蜂鳴器發(fā)出聲響。 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00。2. 方案論證與比較制作搶答器可以用好多的方法，可以用單片機(jī)來完成，它的功能強(qiáng)大制作簡單，并且外圍的元件也很少；也可以用PLC來實(shí)現(xiàn)，他的制作也是比較簡單；還可以用我們學(xué)過的EDA技術(shù)來制作；最后也可以用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)，它的原理比較簡單，集成塊的價格也比較便宜且很容易購買，與我們學(xué)完的數(shù)字電路聯(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，用了一些成型電路，如NE555標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖電路等，使總體方案易于實(shí)現(xiàn)。2.1方案一：采用數(shù)字電路時搶答器的總體框圖如圖2-1它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時搶答的功能。搶答按鈕優(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)秒脈沖產(chǎn)生電路控制電路報警電路定時電路譯碼電路顯示電路主體電路擴(kuò)展電路圖2-1數(shù)字電路構(gòu)成的搶答器原理方框圖圖2-1所示的定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設(shè)定的時間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時將控制開關(guān)撥到“開始”位置，揚(yáng)聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器倒計(jì)時。當(dāng)定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號；揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；控制電路要對輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。2.2方案二：采用單片機(jī)此電路完成的功能如圖2-2所示，當(dāng)主持人宣布搶答開始的時候，按下開始按鈕，此時電路進(jìn)入搶答狀態(tài)，選手的輸入采用了掃描式的輸入，之后把相應(yīng)的信息送往單片機(jī)，再由單片機(jī)輸出到顯示輸出電路中。此時有人第一按下相應(yīng)的搶答按鈕，經(jīng)過單片機(jī)的控制選擇，在八段顯示器上顯示相應(yīng)的號碼，并鎖存，同時禁止其他按鈕的輸入。顯示輸出搶答輸入輸出所存單片機(jī)控制控制輸入圖2-2單片機(jī)電路構(gòu)成的搶答器原理方框圖2.3方案三：采用PLC此電路的功能如圖2-3示，當(dāng)主持人打開啟動開關(guān)后，在設(shè)定時間TO 內(nèi)，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動音效電路發(fā)出聲響，指示燈LI亮，并且在8段數(shù)碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號，此時電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無效;如果在時間T0，無人應(yīng)答，則驅(qū)動音效電路發(fā)出聲響，指示燈L2亮，表示搶答者均放棄該題;在搶答成功后，主持人打開限時開關(guān)SW2，啟動計(jì)時器，在設(shè)定的時間TI 內(nèi)回答有效，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時間TI時，驅(qū)動音效電路，指示燈L3亮，表示答題時間到。顯示輸出搶答輸入PLC控制控制輸出控制輸入圖2-3PLC構(gòu)成的搶答器原理方框圖2.4方案比較表2-4方案對比方案比較數(shù)字電路單片機(jī)PLC制作難度低一般一般實(shí)現(xiàn)難度一般低低價格低一般高電路原理簡單一般一般設(shè)計(jì)難度簡單高一般通過上面的方案比較，數(shù)字電路的制作方案比較容易實(shí)現(xiàn)，并且在原理方面也是比較簡單，所以我選擇采用第一種方案來完成搶答器電路。3.總體設(shè)計(jì)原理與各部分單元電路的設(shè)計(jì)3.1數(shù)字搶答器總體具體方框圖搶答按鈕優(yōu)先編碼電路74LS148主持人控制開關(guān)時序控制電路報警電路NE555秒脈沖產(chǎn)生電路NE555同步計(jì)數(shù)器74LS192顯示電路（七段顯示器）譯碼電路74LS48單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121二進(jìn)制/BCD編碼轉(zhuǎn)化電路鎖存器74LS279譯碼電路74LS48顯示電路（七段顯示器）圖3-1數(shù)字搶答器具體方框圖3.2各部分單元電路的設(shè)計(jì)3.2.1搶答器電路設(shè)計(jì)該部分電路要完成兩個功能：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，使其操作無效。選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和 RS 鎖存器 74LS279 可以完成上述功能，所組成的電路圖如下所示。這個電路的工作原理過程：當(dāng)主持人控制開關(guān) S 置于清零端時，RS 觸發(fā)器的 R非端均為0，個觸發(fā)器輸出端 （Q4Q1）全部置0，于是 74LS48 的 BI的非0，顯示器燈滅，搶答器處于禁止工作狀態(tài)；74LS148的選通輸入端 ST 的非=0，使之處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。當(dāng)主持人把開關(guān) S置于開始位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端的信號輸入，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下 S5），74LS148 的輸出Y2Y1Y0的非=010，YEX的非=0，經(jīng) RS 鎖存后，CTR=1，BI的非=1，74LS279處于工作狀態(tài)，Q4Q3Q2=101,74LS48 處于工作狀態(tài)，經(jīng) 74LS148 譯碼后，顯示器顯示為。此外，CTR=1，使74LS148 的 ST 的非為高電平，74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148 的 YEX 的非為高電平， 但由于 CTR 維持高電平不變，所以74LS148 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保其他的輸入信號不會被接收。這樣就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人將開關(guān)重新置“清除”，電路復(fù)位，以便再進(jìn)行下一輪搶答。圖3-2搶答器電路的設(shè)計(jì)圖3.2.2 定時電路設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A(yù)置時間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器 74LS192 進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖3-3可預(yù)置時間的定時電路設(shè)計(jì)圖3.2.3報警電路設(shè)計(jì)由555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖3.3所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 fo143（RI2R2）C （公式3.2.3）其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖3-4報警電路設(shè)計(jì)圖 3.2.4時序控制電路設(shè)計(jì)搶答器控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚(yáng)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(yáng)聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。圖3-5時序控制電路設(shè)計(jì)圖圖中，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的輸人使能端 。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74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相， A1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進(jìn)行遞減計(jì)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(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1Q1，經(jīng) G3反相， A0，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(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)定時時間到時，則定時到信號為0， 74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時， 門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。3.3完整電路圖設(shè)計(jì)圖3-6定時搶答器的整機(jī)電路4電路調(diào)試 4.1搶答器電路圖4-1搶答器電路調(diào)試圖如圖，該電路實(shí)現(xiàn)兩個功能：一是能夠過分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼器顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手之后按鍵無效。工作過程：當(dāng)開關(guān)處于清除端時，74LS279的RS 觸發(fā)器段均為0信號，所以四個觸發(fā)器端均輸出為0，此時ST為0，根據(jù)74LS148功能表可以看出，該芯片處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)達(dá)到“開始”端時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手按下鍵時，及有一個輸入端為低電平，根據(jù)74LS148功能表可知，Y1，Y2，Y3處于一種輸出狀態(tài)，EO輸出為0，所以1Q輸出為1，74LS48處于工作狀態(tài)。根據(jù)2Q，3Q，4Q的輸出，譯碼器將顯示第一個按下鍵的選手號碼。并且此時1Q=1，使74LS148的ST=1，所以74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他鍵的再次輸入。因?yàn)橹挥?名選手，編號從0000到0111，所以74LS48 芯片的A3端不需要用到，所以可以直接置地。如果沒有選手按鍵的話，七段顯示譯碼器就會一直不亮，直到最后此次比賽結(jié)束。搶答器部分仿真如下，當(dāng)主持人按下開關(guān)可實(shí)現(xiàn)清零，再次按下開關(guān)開始搶答，如選手1按下，數(shù)碼管顯示1并且其他選手無法再次搶答。仿真結(jié)果驗(yàn)證了搶答部分電路的設(shè)計(jì)成功。4.2定時電路圖4-2定時電路調(diào)試圖如圖所示，分為兩個部分，一是秒脈沖，由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路，根據(jù)公式振蕩周期為T=0.7（R1+2R2）C，可計(jì)算出該振蕩器的振蕩周期為1秒，由于是矩形脈沖，所以一個周期內(nèi)發(fā)光二極管會發(fā)一次光。另一部分是可預(yù)置時間的減計(jì)數(shù)器，對于預(yù)置端可以采用十進(jìn)制8421BCD碼設(shè)置，當(dāng)555振蕩器發(fā)出一個脈沖時，74LS192的CP-端就接受一個信號，在cp脈沖的上升沿預(yù)置數(shù)就開始自減，當(dāng)各位減少到0時，BO2就會輸出一個負(fù)脈沖，cp2-就會開始減少1，然后74LS192二開始再自減1，直到預(yù)置數(shù)最后變成00，最后在BO2輸出一個周期的負(fù)脈沖。在時間未到時，BO2一直到是輸出正脈沖，除非最后變成00時，才會輸出負(fù)脈沖，這就可以作為定時到的信號，如果是時間到了，輸出是零，時間不到，輸出是1。另外，假如有選手按鍵的話，則最后不會計(jì)數(shù)器不會因?yàn)樽詼p為00而最后輸出負(fù)脈沖，而是應(yīng)為秒脈沖輸出與1Q的非相與后當(dāng)作脈沖輸入74LS192的。當(dāng)沒有選手按鍵時，1Q的非為0，所以cp脈沖就會停止輸入，時間就會停止，所顯示的時間就是該選手搶答的時間，但此時的定時到信號還是1。定時部分電路仿真圖如下，又555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器輸出頻率為1Hz，作為計(jì)數(shù)器的脈沖源，定時顯示可實(shí)現(xiàn)20秒定時，此部分設(shè)計(jì)成功。4.3秒脈沖發(fā)生電路圖4-3 555電路構(gòu)成的多諧振蕩器該報警電路有555定時器和三極管構(gòu)成，有555定時器構(gòu)成一個多諧振蕩器，其輸出信號可以經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時，4端接高電平，振蕩器正常工作，當(dāng)為低電平時，振蕩器停止工作，不會發(fā)聲。因?yàn)閬硪粋€高電平是該報警電路會發(fā)聲，但是只有在一個周期內(nèi)發(fā)聲，這個周期非常短，只是多諧振蕩器的一個周期，只有一秒鐘，所以中間需要加一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能原理，這樣可以延長這個周期，是發(fā)聲信號加長，該定時器用到的電阻是30 k，電容是100uf，根據(jù)公式計(jì)算得到的周期是3秒。圖4-4脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的脈沖波形4.4時序控制電路圖4-5時序控制電路調(diào)試圖圖中，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的輸人使能端 。圖八的工作原理是：主持人控制開關(guān)從清除位置撥到開始位置時，來自于圖六中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相， A1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CP時鐘輸入端，定時電路進(jìn)行遞減計(jì)時。同時，在定時時間未到時，則定時到信號為 1，門G2的輸出ST =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1Q1，經(jīng) G3反相， A0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)定時時間到時，則定時到信號為0，1Q =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時， 門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間，其工作原理如下：當(dāng)主持人將開關(guān)撥到開始鍵時，S信號從0變成1，是上升的，但是定時到信號還是1，Yex由于74LS148已經(jīng)開始工作所以為0，所以根據(jù)74LS121功能表可以看到PR會有一個高電平輸出，所以揚(yáng)聲器就會發(fā)出聲音。在最后結(jié)束時候，如果沒有選手按鍵但是時間已經(jīng)結(jié)束，這時候S是1，Yex因?yàn)闆]有選手按鍵而為1，而又因?yàn)槎〞r到信號而又有一個負(fù)脈沖輸入，所以PR會輸出一個正脈沖，從而使揚(yáng)聲器發(fā)聲。假如有選手按鍵，Yex會從1變成0，定時到信號還是1，所以最后也會有一個正脈沖輸出，揚(yáng)聲器也會發(fā)聲的。 4.4報警電路圖4-6報警電路調(diào)試圖該報警電路有555定時器和三極管構(gòu)成，有555定時器構(gòu)成一個多諧振蕩器，其輸出信號可以經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時，4端接高電平，振蕩器正常工作，當(dāng)為低電平時，振蕩器停止工作，不會發(fā)聲。因?yàn)閬硪粋€高電平是該報警電路會發(fā)聲，但是只有在一個周期內(nèi)發(fā)聲，這個周期非常短，只是多諧振蕩器的一個周期，只有一秒鐘，所以中間需要加一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能原理，這樣可以延長這個周期，是發(fā)聲信號加長。如果該定時器用到的電阻是30 k，電容是100uf，根據(jù)公式計(jì)算得到的周期是3秒。4.5整體電路調(diào)試圖4-6整體電路調(diào)試圖整體仿真圖如圖4-6，可實(shí)現(xiàn)如下功能：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(jì)時20秒，揚(yáng)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。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)。5仿真結(jié)果分析5.1搶答電路仿真在時刻，開關(guān)置向“清零”一端時，芯片的=0，處于工作狀態(tài)，但鎖存器芯片處于封鎖狀態(tài)，搶答電路不工作。在時刻，控制開關(guān)再次置向“開始”端，芯片的端為高電平，處于等待工作狀態(tài)。在時刻，有搶答者搶答，則使芯片的=1，處于封鎖狀態(tài)。其后有搶答者搶答，都是無效的。使能端控制開關(guān)有搶答，74LS148芯片使能端置一封鎖其他搶答開關(guān)開始開關(guān)清零圖5-1 搶答電路仿真波形5.2定時電路仿真控制開關(guān)從“清零”端撥向“開始”端，定時電路開始倒計(jì)時。此后經(jīng)過芯片產(chǎn)生的30個脈沖后，到達(dá)I時刻（即無人搶答的情況），有高位芯片端產(chǎn)生的借位輸出信號（低電平）把芯片產(chǎn)生的的脈沖封鎖，從而減計(jì)數(shù)停止。同時置一選手也無法搶答。555定時器產(chǎn)生的脈沖30秒到開關(guān)74LS148芯片端被置一I圖5-2定時電路波形仿真有選手搶答74LS192計(jì)數(shù)脈沖停止圖5-3搶答電路波形仿真5.3總體電路仿真芯片接收脈沖芯片使能端接收信號圖5.3.1 總體電路波形仿真在時刻，控制開關(guān)由“清零”端撥向“開始”端，芯片處于工作狀態(tài)，芯片開始倒計(jì)時。當(dāng)有人搶答時（時刻），芯片和芯片的觸發(fā)脈沖被封鎖，則其他搶答者不能再搶答，顯示器上顯示搶答者的編號和搶答時刻（時刻）距最后時刻的時間，并一直保持到系統(tǒng)清零為止。6心得與體會數(shù)電課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.回顧起此次課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在短短的兩個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做數(shù)電課程設(shè)計(jì)，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我學(xué)得到很多實(shí)用的知識?？傮w來說,這次實(shí)習(xí)我受益匪淺.在摸索該如何設(shè)計(jì)程序使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中,特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維,增加了實(shí)際操作能力.在讓我體會到了設(shè)計(jì)的艱辛的同時,更讓我體會到成功的喜悅和快樂. 這次數(shù)電課程設(shè)計(jì),雖然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提高了我們的邏輯思維能力，使我們在邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)上有了很大的進(jìn)步。加深了我們對組合邏輯電路與時序邏輯電路的認(rèn)識，進(jìn)一步增進(jìn)了對一些常見邏輯器件的了解。另外，我們還更加充分的認(rèn)識到，數(shù)字電路這門課程在科學(xué)發(fā)展中的至關(guān)重要性2，查閱參考書的獨(dú)立思考的能力以及培養(yǎng)非常重要，我們在設(shè)計(jì)電路時，遇到很多不理解的東西，有的我們通過查閱參考書弄明白，有的通過網(wǎng)絡(luò)查到，但由于時間和資料有限我們更多的還是獨(dú)立思考。3，相互討論共同研究也是很重要的，經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，比如電路設(shè)計(jì)中的分頻器的設(shè)計(jì)，開始并不理解分頻器的原理，但是和其他的專業(yè)同學(xué)討論后，理解了搶答器的基本原理后，很快的設(shè)計(jì)了電路原理圖。7參考資料1電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字部分) 第五版 康華光 主編 高等教育出版社2電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測試 第三版謝自美 主編 華中科技大學(xué)出版社3 姜書艷，數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)及應(yīng)用，北京:清華大學(xué)出版社 20074 歷雅萍、易映萍編，電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，機(jī)械工些出版社 20065 彭介華主編 ，電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，高等教育出版社 20068附錄：電路中的元件介紹8.1 優(yōu)先編碼器74LS148編碼器在同一時刻內(nèi)只允許對一個信號進(jìn)行編碼，否則輸出的代碼會發(fā)生混亂。優(yōu)先編碼器既在同一時間內(nèi)，當(dāng)有多個輸入信號請求編碼時，只對優(yōu)先級別高的信號進(jìn)行編碼的邏輯電路，稱為優(yōu)先編碼器。常用的集成優(yōu)先編碼器有74LS148（8線3線）和74LS147（10線4線）兩種制式。優(yōu)先編碼器是較常用的編碼器，下面以74LS148為例，介紹它的邏輯功能。此芯片為8線3線優(yōu)先編碼器。圖8-1(a)是其功能簡圖，圖8-1(b)是管腳引線圖，表8-1是其真值表。圖8-1 74LS148引腳圖表8-1 74LS148真值表74LS148的輸入端和輸出端低電平有效。圖8-1（a）是其功能簡圖，圖中電源和地未畫， 是輸入信號，為三位二進(jìn)制編碼輸出信號，1時，編碼器禁止編碼，當(dāng)0時，允許編碼。是技能輸出端，只有在0，而均無編碼輸入信號時為0。為優(yōu)先編碼輸出端，在0而的其中之一有信號時，0。各輸入端的優(yōu)先順序?yàn)椋杭墑e最高，級別最低。如果0（有信號），則其它輸入端即使有輸入信號，均不起作用，此時輸出只按編碼，000。優(yōu)先編碼被廣泛用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，當(dāng)有多個外設(shè)申請中斷時，優(yōu)先編碼器總是給優(yōu)先級別高的設(shè)備先編碼。8.2譯碼器74LS48把輸入的二十進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)碼各段驅(qū)動信號的電路稱為顯示譯碼器。圖8-2為七段顯示譯碼器74LS48的引腳排列圖。圖8-2 七段顯示譯碼器74LS48引腳排列圖其中為譯碼器的輸入信號，為譯碼器的7個輸出，為譯碼器的燈測試輸入，為譯碼器的消隱輸入/滅零輸出，為滅零輸入。表333為七段顯示譯碼器的真值表。表8-2七段顯示譯碼器的真值表十進(jìn)制 輸 入 輸 出或功能 O l2345678 9 101112131415 ll11 1 1 1l 1lll1ll110 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 1 0 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 0l 0 1 11 1 0 01 1 0 1l 1 1 0l l l l1 l1 lllll111l 1l11 1 l 1 1 l 1 0 0 1 l O 0 0 01 1 0 1 1 0 ll l l l 0 0 l0 l l 0 0 l l1 0 l 1 0 l l0 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 0l l l l l l ll 1 l 0 0 l l0 0 0 1 1 0 10 0 1 1 0 0 10 1 0 0 0 1 1l 0 0 1 0 l l O 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 消隱脈沖消隱燈測試 10 0 0 0 0 0 0 0l0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l l 1 l l l 1根據(jù)白哦8-2七段顯示譯碼器74LS48的真值表，簡單介紹三個功能端，和的工作情況。燈測試輸入：當(dāng)且時，無論狀態(tài)如何，輸出YaYg全部為高電平，都可使被驅(qū)動數(shù)碼管的七段同時點(diǎn)亮，以檢查該數(shù)碼管各段能否正常發(fā)光。利用這個功能可以判斷顯示器的好壞。消隱輸入：也稱滅燈輸入。為消隱輸入，當(dāng)=0時，無論及輸入為何值，所有各段輸出均為低電平，顯示器處于熄滅狀態(tài)。為滅零輸出。滅零輸入：可以按數(shù)據(jù)顯示需要，將顯示器所顯示的0予以熄滅，而在顯示19時不受影響。它在實(shí)際應(yīng)用中是用來熄滅多位數(shù)字前后不必要的零位，使顯示的結(jié)果更醒目。將滅零輸入端與滅零輸出端配合使用，很容易實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示系統(tǒng)的滅零控制。8.3同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192十進(jìn)制計(jì)數(shù)器品種很多，有十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器和十進(jìn)可逆計(jì)數(shù)器，下面僅以74LS192同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器為例。介紹它的功能特點(diǎn)。74LS192是屬8421BCD碼，它的功能真值表如表3.3.1所示。從表3.3.1可見： 是異步清零端，且高電平有效。是并行置數(shù)端，低電平有效，且在有效。和是兩個時鐘脈沖，當(dāng)，時鐘脈沖由端接入。并且時，74LS192處于加法計(jì)數(shù)狀態(tài)；當(dāng)脈沖從端輸入，且時，74LS192處于減法計(jì)數(shù)狀態(tài)；時，計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)。是進(jìn)位端，是借位端。表8-3 74LS192計(jì)數(shù)器真值表計(jì)數(shù)器選用匯總規(guī)模集成電路74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡便，74LS192是十進(jìn)制可編程同步加鎖計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二-十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加鎖計(jì)數(shù)功能。計(jì)數(shù)器選用匯總規(guī)模集成電路7