八路搶答器實驗報告

1、.八路智力競賽搶答器設計一實驗目的 掌握搶答器的工作原理及其設計方法。 學會用Multisim8軟件操作實驗內容。 掌握設計性試驗的實驗方法二實驗要求八路智力競賽搶答器功能要求：基本功能：1設計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應，分別是0、1、2、3、4、5、6、7。2給節(jié)目主持人設置一個控制開關，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。3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。此外，要封

2、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。擴展功能：1搶答器具有定時搶答的功能。當節(jié)目支持人按下“開始”按鈕后，要求定時器立即倒計時，并在顯示器上顯示。2參賽選手在設定的時間內搶答，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。3如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00.三實驗原理根據(jù)對功能要求的簡要分析，將定時搶答器電路分為主題電路和擴展電路兩部分。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答器按鈕時，能顯示選手的編號，

3、同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答及報警功能。比賽開始時，接通電源，節(jié)目主持人將開關置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時顯示器上顯示設定時間。當節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器開始倒計時。若定時時間到，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。若選手在定時時間內按動搶答按鈕時，搶答器要完成以下四項工作：1.優(yōu)先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號； 2.揚聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意； 3.控制電路要對輸入編碼電路進行

4、封鎖，避免其他選手再次進行搶答； 4.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。當選手將問題回答完畢時，主持人操作控制開關，使系統(tǒng)回復到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。上述方案所示搶答器的工作過程：主持人按動開始搶答的開關后，最先搶答的選手的電平信號先經過優(yōu)先編碼器，再依次經過數(shù)據(jù)鎖存器，此時已經限制了其他選手的搶答，信號再經過譯碼器和七段數(shù)碼顯示器，將最先搶答的該選手的編號顯示出來，并同時產生報警信號，到此完成的是搶答功能；如果沒有人搶答， 30秒減計數(shù)器減到00時也會發(fā)出報警信號，此時完成計時功能。它的優(yōu)點表現(xiàn)在以下幾個方面：這種方案原理比

5、較簡單。主持人對整體電路的控制只需幾個門電路就可完成，不必用特別的芯片來組成控制電路；更容易實現(xiàn)報警提示功能，在有選手搶答后或者計時開始和結束時。既減少了布線使整個電路更直觀簡單，又降低了產生錯誤的可能性。四實驗器材u元器件：74LS48，72LS192，74LS279、74LS148、74LS00、74LS08、74LS32、NE555、CC4511各幾個，數(shù)碼管三個，發(fā)光二極管一個，開關、電阻、電容若干u仿真：Multisim8仿真軟件五實驗步驟1搶答電路設計搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鈕操作無效。因此，

6、選用優(yōu)先編碼器74LS148和RS鎖存器74LS279以及譯碼顯示電路完成上述功能。74LS148是一八線-三線優(yōu)先編碼器，該編碼器由8個信號輸入端，3個二進制輸出端，輸入輸出均為低電平有效。EI為輸入使能端，低電平有效，當EI為低電平時，編碼器處于工作狀態(tài)；EO為輸出使能端，只有在EI=0，且所有輸入都為1時，輸出為0；GS表征編碼器的工作狀態(tài)，當且僅當EI為低電平，且輸入至少有一各為有效電平時，GS才有效。因此，可根據(jù)EI、EO、GS功能擴展端的特點，對電路進行相應控制。編碼器在搶答電路中功能是判斷搶答者的編號。74LS279是由4個RS鎖存器組成，且均為與非門構成的RS鎖存器。其中，1S

7、和3S有兩個輸入端，S1和S2均為相與的關系。本設計中，將S2均接高電平，僅利用S1控制輸出。其引腳圖如圖四所示，下表為SR鎖存器的功能真值表，值得注意的是S和R不能同時為高電平，否則輸出不確定。74LS48為七段顯示譯碼器。該集成譯碼器設有多個輔助控制端，以增強器件的功能。BI/RBO為滅燈輸入，當BI=0時，所有字形熄滅。LT為試燈輸入，當LT=0且RBO=1時，顯示字形為8，常用于檢測自身的好壞。RBI為動態(tài)滅燈輸入，當LT=1，RBI=0且輸入均為0時，輸出均為低電平，數(shù)碼管“滅零”。 譯碼器74LS48輸出高電平有效，用以驅動共陰極數(shù)碼管。七段顯示譯碼器一般與七段數(shù)碼顯示器相連，共同

8、構成四輸入端的數(shù)碼顯示電路。2.定時電路設計設計中選用十進制同步加/減計數(shù)器74LS192進行設計，74LS192是具有置數(shù)和清零功能，其引腳圖和邏輯圖如圖1所示，真值表如表5所示。圖1 74LS192引腳圖和邏輯圖P0、P1、P2、P3置數(shù)并行數(shù)據(jù)輸入；Q0、Q1、Q2、Q3計數(shù)數(shù)據(jù)輸出；CR清零端；LD置數(shù)端；CPu 加法計數(shù)CP輸入；CPd 減法計數(shù)CP輸入；CO進位輸出端；BO借位輸出端。 根據(jù)設計要求，需要兩片74LS192構成100進制減計數(shù)器。由功能真值表可知，只需將個位74LS192的借位輸出端BO與十位74LS192的CPd即可實現(xiàn)100進制減計數(shù)。值得注意的是，要使其實現(xiàn)減

9、計數(shù)，CPu端口必須接高電平。計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。秒脈沖電路由555構成的多諧振蕩器構成，如圖2所示，諧振蕩器無需外加輸入信號就能在接通電源自行產生矩形波輸出。圖2多諧振蕩器因為周期為一秒，所以頻率是1赫茲。圖中電容的充放電時間分別是：t1=RB×C×ln20.7RB×C t2=(RA+RB)×C×ln20.7(RA+RB)C 所以555的3端輸出的頻率為： f=1/(t1+t2)1.43/(2RA+RB)C 我們采用的電阻和電容值分別是：RA=15K，R2=68K，C1=10uf,滿足上式，即得到的是秒脈沖。由以上集成芯片設計的

10、定時電路如下圖所示。工作原理：555構成秒脈沖產生電路為計時電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關，74LS192的置數(shù)端PL為低電平有效，處于置數(shù)狀態(tài)，數(shù)碼管顯示定時時間。搶答開始，主持人打開開關，計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài)，555產生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態(tài)為高電平）相與。計數(shù)器遞減計數(shù)至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計數(shù)器停止工作，產生報警。計時期間有人搶答，減計數(shù)器停止計時，顯示器上顯示此刻時間。3時序控制電路設計時序控制電路是搶答器設計的關鍵，需要完成以下三項功能：a.主持人將控制開關撥到“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)。b.當競

11、賽選手按動搶答鍵時，搶答電路和定時電路停止工作。c.當設定的搶答時間到，無人搶答時搶答電路和定時電路停止工作。4.搶答器整體電路通過控制電路將搶答、定時電路進行連接后，構成了搶答器電路的整體設計，總電路圖如圖17所示：主電路：六，實驗結論1主持人將開關撥到開始的位置，搶答電路和定時電路進入正常搶答狀態(tài)。2.在30秒內當選手按動搶答鍵，搶答電路和定時電路停止工作，同時數(shù)碼管顯示相應選手的編號。3.如果在30秒內無人搶答，搶答電路和定時電路停止工作，選手再按搶答鍵，將不會顯示編號，同時定時電路顯示00.七實驗小結 通過本次課程設計，不僅有效鞏固了本學期所學數(shù)電的相關知識，加強了對重要知識點的記憶和理解，還學會如何運用Multisim8仿真進行仿真，以及如何使用面包板進行實物制作，受益匪淺，現(xiàn)總結如下。本設計的難點在于時序控制電路的設計，如何在第一位搶答者搶答題目后讓編碼器停止工作；如何使計時電路在搶答后停止倒計時；如何讓定時電路和搶答電路同時清零。設計過程中，根據(jù)以往搶答器設計思路，及查閱相關資料，可運用74LS279的輸出1Q完成上述控制任務。從這一點，折射出自己在平時的學習中較死板，缺乏變通思考的能力。在電路仿真的過程中，由于Multisim8操作相對較簡單，因此在仿真過程中較為順