數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(四人搶答器)

數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告系 （部）： 三 系 專 業(yè)： 通 信 工 程 班 級(jí)： 12 通 信 2 班 姓 名： 楊 超 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)： 指導(dǎo)老師： 李 海 霞 開(kāi)課時(shí)間： 2013-2014 學(xué)年 2 學(xué)期一、設(shè)計(jì)題目數(shù)字式競(jìng)賽搶答器二、主要內(nèi)容1、 分析設(shè)計(jì)題目的具體要求2、 完成課題所要求的各個(gè)子功能的實(shí)現(xiàn)3、 用multisim軟件完成題目的整體設(shè)計(jì)三、具體要求(1) 在給定5V直流電源電壓的條件下設(shè)計(jì)一個(gè)可以容納四組參賽者的搶答器，每組設(shè)定一個(gè)搶答按鈕供參賽者使用。4名參賽者編號(hào)為：1、2、3、4，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)對(duì)應(yīng)，也分別為1、2、3、4。(2) 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清零和搶答控制開(kāi)關(guān)K=space（該開(kāi)關(guān)由主持人控制），當(dāng)開(kāi)關(guān)K被按下時(shí)，搶答開(kāi)始（允許搶答），打開(kāi)后搶答電路清零。(3) 搶答器具有一個(gè)搶答信號(hào)的鑒別、鎖存及顯示功能。即參賽者的開(kāi)關(guān)中任意一個(gè)開(kāi)關(guān)被按下，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在搶答顯示器上顯示該編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)聲。此時(shí)再按其他任何一個(gè)搶答器開(kāi)關(guān)均無(wú)效，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持不變，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。(4) 搶答器具有定時(shí)（9秒）搶答的功能。當(dāng)主持人按下開(kāi)始按鈕后，定時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，定時(shí)顯示器顯示倒計(jì)時(shí)間，若無(wú)人搶答，倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，揚(yáng)聲器響。參賽者在設(shè)定時(shí)間（9秒）內(nèi)搶答有效，搶答成功，揚(yáng)聲器響，同時(shí)定時(shí)器停止倒計(jì)時(shí)，搶答顯示器上顯示選手的編號(hào)，定時(shí)顯示器上顯示剩余搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。(5) 如果搶答定時(shí)間截止，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，本次搶答無(wú)效。系統(tǒng)揚(yáng)聲器報(bào)警，并封鎖輸入編碼電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器顯示0。四、進(jìn)度安排第一天：介紹所用仿真軟件；布置任務(wù)，明確課程設(shè)計(jì)的完整功能和要求。第二天：消化課題，掌握設(shè)計(jì)要求，明確設(shè)計(jì)系統(tǒng)全部功能，圖書(shū)館查閱資料。第三天：確定總體設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出系統(tǒng)的原理框圖。第四天：繪制單元電路并對(duì)單元電路進(jìn)行仿真。第五天：分析電路，對(duì)原設(shè)計(jì)電路不斷修改，獲得最佳設(shè)計(jì)方案。第六天：完成整體設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證。 第七天：對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢查并提問(wèn)，給出實(shí)踐操作成績(jī)。第八天：完成實(shí)踐報(bào)告的撰寫(xiě)五、成績(jī)?cè)u(píng)定課程設(shè)計(jì)成績(jī)按優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定，最終考核成績(jī)由四部分組成：1、 理論設(shè)計(jì)方案，演示所設(shè)計(jì)成果，總成績(jī)40；2、 設(shè)計(jì)報(bào)告，占總成績(jī)30；3、 回答教師所提出的問(wèn)題，占總成績(jī)20；4、 考勤情況，占總成績(jī)10；無(wú)故曠課一次，平時(shí)成績(jī)減半；無(wú)故曠課兩次平時(shí)成績(jī)?yōu)?分，無(wú)故曠課三次總成績(jī)?yōu)?分。遲到20分鐘按曠課處理。目錄前言11、總體設(shè)計(jì)思路、基本原理和框圖21.1設(shè)計(jì)思路21.2設(shè)計(jì)原理和功能21.3總體設(shè)計(jì)框圖42、單元電路設(shè)計(jì)52.1各芯片的用法和功能52.1.1 74LS17552.1.2 74LS14872.1.3 74LS19082.1.4 555 定時(shí)器82.1.5 74LS1192.1.6 74LS20102.1.7 74ls32102.1.8 4002BD四輸入或非門112.1.9 74LS08112.2單元模塊122.2.1 搶答器，鎖存模塊122.2.2 編碼模塊132.2.3 倒計(jì)時(shí)模塊142.2.4 報(bào)警模塊142.2.5 555時(shí)鐘脈沖模塊153、電路仿真調(diào)試163.1靜止圖163.2仿真圖163.2.1主持人開(kāi)關(guān)閉合173.2.2 1號(hào)選手搶答，搶答成功183.2.3 1號(hào)選手搶答成功，其他選手搶答無(wú)效193.2.4 倒計(jì)時(shí)結(jié)束 搶答無(wú)效203.2.5 主持人復(fù)位開(kāi)關(guān)作用214、 故障分析與電路改進(jìn)224.1故障分析和解解決224.1.1故障分析224.1.2故障解決234.2 電路改進(jìn)245、總結(jié)256、心得體會(huì)267、元件清單278、參考文獻(xiàn)28前言多人競(jìng)賽搶答的器件在現(xiàn)實(shí)生活競(jìng)賽中是一個(gè)很常見(jiàn)且應(yīng)用很普遍的機(jī)器，尤其是在隨著各種綜藝電視節(jié)目的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的競(jìng)賽搶答器被用在了其中，多路智力搶答器不僅給選手限制了思考時(shí)間，而且也更加能夠鍛煉參賽選手的快速反應(yīng)能力，使得節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)的的氛圍更加緊張，比賽更加精彩，更能吸引觀眾。在知識(shí)競(jìng)賽中，特別是搶答題時(shí)，為了明確選手搶答的先后順序，必須要有一個(gè)系統(tǒng)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中，只靠人的視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)是很難判斷出哪位選手先搶答，哪位選手后搶答。這次設(shè)計(jì)就是用幾個(gè)觸發(fā)器以及門電路設(shè)計(jì)搶答器，使以上問(wèn)題得以解決，即使兩位選手的搶答時(shí)間相差無(wú)幾，也可分辨出哪位選手優(yōu)先答題，保證了競(jìng)賽的公平性。隨著社會(huì)迅速發(fā)展，此類智能搶答器很早就問(wèn)世了。其功能的實(shí)現(xiàn)方式多種多樣，趨向于易于擴(kuò)展，可靠性高，集成度高，制造費(fèi)用低，功能更加多樣化。本次設(shè)計(jì)主要利用常見(jiàn)的74LS系類集成電路芯片和555芯片，并劃分功能模塊進(jìn)行各個(gè)部分的設(shè)計(jì)，最后完成四人智力搶答器。本文主要介紹了搶答器的工作原理及設(shè)計(jì)，以及它的實(shí)際用途。 數(shù)字式競(jìng)賽搶答器1、總體設(shè)計(jì)思路、基本原理和框圖1.1設(shè)計(jì)思路電路大致可以由四個(gè)功能模塊組成：編碼鎖存部分,脈沖產(chǎn)生電路部分,倒計(jì)時(shí)顯示電路部分,報(bào)警電路部分。（1）在4D觸發(fā)器構(gòu)成的搶答鎖存器中，由主持人來(lái)控制74LS175的清零端。當(dāng)清零端為高電平“1”時(shí)，選手開(kāi)始搶答，最先按鍵的選手相應(yīng)的燈泡亮，并且揚(yáng)聲器發(fā)出聲音；同時(shí)，由4個(gè)非Q及門電路組成的鎖存電路來(lái)控制其他選手再按鍵時(shí)不起作用，這時(shí)其他選手搶答無(wú)效。（2）在倒計(jì)時(shí)顯示電路部分中，由計(jì)數(shù)器74LS190，數(shù)碼管顯示器組成。利用74LS190計(jì)數(shù)器作為計(jì)時(shí)的芯片，實(shí)行倒計(jì)數(shù)功能。當(dāng)主持人按下?lián)尨鸢粹o時(shí)，74LS190被置初始值（9秒），搶搭時(shí)間開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，將時(shí)間顯示在顯示器上。假如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，即搶答時(shí)間為0時(shí)，則計(jì)數(shù)器停止倒計(jì)時(shí)，鎖存器被鎖存，禁止選手搶答，搶答時(shí)間數(shù)碼管顯示為0，燈泡閃爍，揚(yáng)聲器響；假如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)數(shù)器停止倒計(jì)時(shí)，鎖存器被鎖存，禁止其他選手搶答，搶答時(shí)間停止倒計(jì)時(shí)，燈泡亮，揚(yáng)聲器響。1.2設(shè)計(jì)原理和功能四路搶答器根據(jù)對(duì)功能要求的簡(jiǎn)要分析，將定時(shí)搶答器電路分為主題電路和擴(kuò)展電路兩部分。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答器按鈕時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答及報(bào)警功能。選手分別對(duì)應(yīng)的按鈕編號(hào)是1、2、3、4，搶答后選手對(duì)應(yīng)燈被點(diǎn)亮，揚(yáng)聲器響。比賽開(kāi)始時(shí)，接通電源，節(jié)目主持人將開(kāi)關(guān)置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定時(shí)間（9s）。當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開(kāi)始”，同時(shí)將控制開(kāi)關(guān)接通電源，搶答器處于工作狀態(tài)，同時(shí)定時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。若規(guī)定時(shí)間結(jié)束，沒(méi)有選手搶答時(shí)，封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)搶答。若選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答（閉合選手開(kāi)關(guān)），搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：1. 優(yōu)先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；2. 揚(yáng)聲器發(fā)出響聲，表示有人搶答或者無(wú)人搶答，提醒節(jié)目主持人注意；3. 控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答； 4. 控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，直到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問(wèn)題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)清零，準(zhǔn)備進(jìn)行下一輪搶答。上述方案所示搶答器的工作過(guò)程：主持人閉合開(kāi)關(guān)后，最先搶答的選手的電平信號(hào)經(jīng)過(guò)優(yōu)先編碼器，和數(shù)據(jù)鎖存器，此時(shí)已經(jīng)限制了其他選手的搶答，信號(hào)再經(jīng)過(guò)譯碼器和顯示器，將最先搶答的該選手的編號(hào)顯示出來(lái)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲響，此時(shí)完成搶答功能；如果沒(méi)人搶答， 9秒減計(jì)數(shù)器顯示到0時(shí)揚(yáng)聲器也會(huì)發(fā)出聲響，此時(shí)完成計(jì)時(shí)功能，本輪搶答結(jié)束。它的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：這種方案原理比較簡(jiǎn)單。主持人對(duì)整體電路的控制只需幾個(gè)門電路就可完成，不必用特別的芯片來(lái)組成控制電路；更容易實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示功能，在有選手搶答后或者計(jì)時(shí)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)。既減少了布線使整個(gè)電路更直觀簡(jiǎn)單，又降低了產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性。1.3總體設(shè)計(jì)框圖圖1.1 總設(shè)計(jì)框圖2、單元電路設(shè)計(jì)2.1各芯片的用法和功能2.1.1 74LS175 圖2.1 74LS175引腳圖74LS175 表達(dá)式: 表2.1 74LS175功能表Sd RdCPD1000111100011010111011111174LS175的工作原理:D觸發(fā)器的的構(gòu)成原件見(jiàn)下圖：圖2.2 D觸發(fā)器此D觸發(fā)器又叫維持阻塞邊沿觸發(fā)器，該觸發(fā)器有六個(gè)與非門組成，其中啊a 和b構(gòu)成基本RS觸發(fā)器下面分析其工作原理：Sd和Rd接至基本RS觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和清零端，低電平有效。當(dāng)Sd=0且Rd=1時(shí)，不論輸入端D為何種狀態(tài)，都會(huì)使Q=1，=0,即觸發(fā)器置一；當(dāng)Sd=1且Rd=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為0，Sd和Rd通常又稱為直接置1和置0端。工作過(guò)程如下：、CP=0時(shí)，與非門c和g 封鎖，其輸出c=e=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。同時(shí)，由于c至f和e至g的反饋信號(hào)將這兩個(gè)門打開(kāi)，因此可接收輸入信號(hào)D，f=，g=D。、當(dāng)CP由0變1時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。這時(shí)c和e打開(kāi)，它們的輸出c和e的狀態(tài)由f和g的輸出狀態(tài)決定。C= =D，e=。由基本RS觸發(fā)器的邏輯功能可知，Q=D。、觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在CP=1時(shí)輸入信號(hào)被封鎖。C和e打開(kāi)后，它們的輸出c和e的狀態(tài)是互補(bǔ)的，即封鎖了D通往基本RS觸發(fā)器的路徑；該反饋線起了使觸發(fā)器維持在0狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?狀態(tài)的作用，故該反饋線稱為置0維持線，置1阻塞線。e為0時(shí)，將c和g封鎖，D端通往基本RS觸發(fā)器的路徑也被封鎖。維持阻塞D 觸發(fā)器狀態(tài)方程和狀態(tài)真值表如下： 搶答器的工作流程，其核心就是該D觸發(fā)器。當(dāng)主持人宣布開(kāi)始搶答時(shí)，將開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，選手迅速按鍵，假設(shè)選手1首先按下?lián)尨疰I，此時(shí)一號(hào)就輸入一個(gè)相當(dāng)于上升沿的脈沖使D1輸出高電平同時(shí)將該高電平信號(hào)傳送給或非門，通過(guò)或非門的判斷將信號(hào)輸送到其它選手的D觸發(fā)器的R端并將其鎖定使其無(wú)法輸出信號(hào)。2.1.2 74LS148圖2.3 74LS148引腳圖表2.2 74LS148功能表 74LS148的工作原理：74LS148是8線-3線八進(jìn)制優(yōu)先編碼器：電源是VCC(16),GND(8),I0-I7為輸入信號(hào)，A2，A1，A0為二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)，IE是使能端，OE是使能輸出端，GS為優(yōu)先編碼輸出端。功能：當(dāng)OE輸入，IE=1時(shí)，禁止編碼，輸出反碼，A2，A1，A0全為1。當(dāng)OE輸入，IE=0時(shí)，允許編碼，在I0-I7輸入中，輸入I7優(yōu)先級(jí)最高，其余依次為：I6,I5,I4,I3,I2,I1,I0。當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級(jí)別高的輸入沒(méi)有低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相應(yīng)的輸入端的代碼。例如I5=0且I6=I7=1（16,17優(yōu)先級(jí)別高于15），此時(shí)輸出代碼010。2.1.3 74LS190圖2.4 74LS190引腳圖74LS190有預(yù)置數(shù)功能.74ls190沒(méi)有清除功能, 有加/減控制端控制加減，74ls190有使能端,高電平時(shí)禁止計(jì)數(shù)。2.1.4 555 定時(shí)器555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大VCC/3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1。 圖2.5 555定時(shí)器引腳圖表2.3 555計(jì)時(shí)器功能表 2.1.5 74LS11 三輸入與門 圖2.6 三輸入與門引腳圖 2.1.6 74LS2074ls20是一個(gè)四輸入一輸出的與非門組合的芯片，邏輯功能是完成四個(gè)輸入的邏輯與非計(jì)算功能，1、2、4、5腳輸入，6腳輸出，13、12、10、9腳輸入，8腳輸出，3、11兩個(gè)腳空的，7腳接GND，14腳接Vcc 圖2.7 74LS20引腳圖2.1.7 74ls3274LS32是通用數(shù)字電路：四2輸入或門。Y=A+B 以集成塊的一側(cè)有缺口的為左起：左下1-1A，2-1B， 3-1Y；4-2A，5-2B，6-2Y；7-GND；右起：右上8-3Y，9-3A，10-3B；11-4Y，12-4A， 13-4B；14-VCC 其中A，B為輸入端，Y為輸出端，GND為電源負(fù)極，VCC為電源正極。 圖2.8 74ls32引腳圖2.1.8 4002BD四輸入或非門 圖2.9 4002BD四輸入或非門引腳圖 2.1.9 74LS08圖2.10 74LS08引腳圖表2.4 74LS08功能表74LS08的工作原理：2輸入端四與門。2.2單元模塊2.2.1 搶答器，鎖存模塊以鎖存器為中心的編碼顯示電路搶答信號(hào)的判斷和鎖存可采用觸發(fā)器或鎖存器。若以四D觸發(fā)器74LS175為中心構(gòu)成編碼鎖存系統(tǒng)，編碼的作用是把鎖存器的輸出轉(zhuǎn)化成8421BCD碼。表2.5 鎖存器的輸出轉(zhuǎn)化成8421BCD碼 鎖存器輸出 編碼器輸出Q4Q3Q2Q1DCBA00010001001000100100001110000100圖2.11搶答鎖存電路圖 搶答電路有兩個(gè)功能，一是能分辨出選手搶答的先后順序，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，用燈泡顯示表示；二是在倒計(jì)時(shí)結(jié)束后無(wú)人搶答或者有一人強(qiáng)大后使其他選手的按鈕操作無(wú)效。因此，選用四D觸發(fā)器74LS175、四輸入端與非門74LS20和反相器74LS04（非門）以及燈泡顯示電路，最后還需要利用74LS148進(jìn)行優(yōu)先編碼，完成上述功能。鎖存電路利用一片74LS08和一片74LS04芯片構(gòu)成鎖存功能，例如選手1按下開(kāi)關(guān)A，其他選手按下開(kāi)關(guān)后將無(wú)效，當(dāng)0與時(shí)鐘脈沖相與后，74LS175禁止工作，完成鎖存功能。工作原理:鎖存電路利用一片74LS08和一片74LS04芯片構(gòu)成鎖存功能，例如選手1按下開(kāi)關(guān)，其他選手按下開(kāi)關(guān)后將無(wú)效，當(dāng)0與時(shí)鐘脈沖相與后，74LS175禁止工作，完成鎖存功能。四D觸發(fā)器74LS175的輸出Q非控制顯示模塊顯示組號(hào)。當(dāng)無(wú)人搶答時(shí)即開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，4個(gè)觸發(fā)器的輸出Q非“1”相與，為“1”時(shí)，脈沖能夠進(jìn)入觸發(fā)器，有一人搶答時(shí)，與門中有一個(gè)變?yōu)榈碗娖健?”，使脈沖不能進(jìn)入觸發(fā)器，此時(shí)鎖存功能停止，從而防止其他人搶答，并停止計(jì)時(shí)。2.2.2 編碼模塊圖2.12編碼電路圖工作原理：74ls148輸入端優(yōu)先級(jí)別的次序依次為D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0。當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級(jí)別高的輸入端沒(méi)有低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相應(yīng)該輸入端的代碼。2.2.3 倒計(jì)時(shí)模塊 圖2.13倒計(jì)時(shí)電路 倒計(jì)時(shí)顯示電路：該電路可采用十進(jìn)制同步減計(jì)數(shù)器74LS190，當(dāng)與置數(shù)端LOAD接低電平時(shí)，無(wú)論CP脈沖怎么變化，預(yù)置數(shù)輸出端等于預(yù)置數(shù)輸入端，令預(yù)置數(shù)輸入端DCBA=1001，此時(shí)在主持人閉合開(kāi)關(guān)前顯示器顯示“9”，當(dāng)主持人宣布開(kāi)始,后，在脈沖作用下開(kāi)始倒計(jì)時(shí)并在顯示器上顯示，到零時(shí)停止計(jì)數(shù)。工作原理：由74LS190十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，其輸出端驅(qū)動(dòng)BCD數(shù)碼器。由555的進(jìn)位輸出反相信號(hào)進(jìn)位信號(hào)和搶答信號(hào)控制1HzCP信號(hào)的輸入，即計(jì)數(shù)到0時(shí)不會(huì)倒回9再計(jì)時(shí)，也控制計(jì)數(shù)到時(shí)搶答模塊不許再搶答同時(shí)聲音模塊塊報(bào)警。74LS190的MR接收搶答模塊的信號(hào)，當(dāng)搶答模塊復(fù)位時(shí)74LS190也復(fù)位。2.2.4 報(bào)警模塊圖2.14 報(bào)警電路由主持人、選手、倒計(jì)時(shí)共同控制它的輸入，使其在主持人閉合開(kāi)關(guān)選手搶答、倒計(jì)時(shí)到零時(shí)都能鳴叫。2.2.5 555時(shí)鐘脈沖模塊 圖2.15 555電路圖工作原理：該模塊為由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。該單元電路由555定時(shí)器和電阻電容接合成多諧振蕩器，產(chǎn)生所需要的脈沖。根據(jù)555多諧振蕩器的頻率計(jì)算公式：可求得1HZ的電路電阻均取47k，電容取10nf。3、電路仿真調(diào)試3.1靜止圖圖3.1 未運(yùn)行時(shí)的總電路圖3.2仿真圖圖3.2 電路仿真運(yùn)行圖當(dāng)主持人還沒(méi)有按下開(kāi)關(guān)時(shí)，所有燈泡均不亮，計(jì)時(shí)器顯示為9，選手號(hào)碼顯示器顯示為0。開(kāi)關(guān)1、2、3、4分別表示1號(hào)選手，二號(hào)選手，三號(hào)選手，四號(hào)選手，開(kāi)關(guān)space表示主持人開(kāi)關(guān)。3.2.1主持人開(kāi)關(guān)閉合圖3.3當(dāng)主持人閉合開(kāi)關(guān)space時(shí)，計(jì)時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，由9開(kāi)始，當(dāng)9至0期間，1號(hào)選手按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)，計(jì)時(shí)器顯示數(shù)字將被鎖存，選手號(hào)碼顯示屏顯示“1”，并且1號(hào)選手搶答時(shí)，屬于他的燈泡發(fā)光，報(bào)警電路中燈泡亮，揚(yáng)聲器報(bào)警，警告其他選手不能搶答。3.2.2 1號(hào)選手搶答，搶答成功圖3.4選手按下?lián)尨疰I，通過(guò)175鎖存，148優(yōu)先譯碼，在顯示屏上顯示相應(yīng)的選手序號(hào)。主持人按下開(kāi)關(guān)space后，計(jì)時(shí)器、74LS175觸發(fā)器在脈沖的作用下分別進(jìn)行倒計(jì)時(shí)和鎖存功能。當(dāng)1號(hào)搶答者按下開(kāi)關(guān)1后，鎖存器鎖存搶答者的序號(hào)，由于優(yōu)先編碼器是低電平有效，所以觸發(fā)器的輸出用Q非，然后74lS148編碼使其輸出在通過(guò)反相器后，在顯示器上顯示搶答者的序號(hào)。同時(shí)當(dāng)搶答者按下開(kāi)關(guān)后，計(jì)時(shí)器停止工作，燈泡會(huì)亮。如果其他搶答者在按下開(kāi)關(guān)，均無(wú)效。因?yàn)橛袚尨鹫咭呀?jīng)按下開(kāi)關(guān)后，計(jì)時(shí)器停止工作，此時(shí)74LS148的使能端是高電平，處于禁止工作狀態(tài)。3.2.3 1號(hào)選手搶答成功，其他選手搶答無(wú)效圖3.5當(dāng)有一人搶答時(shí)，顯示屏顯示選手序號(hào)，并通過(guò)四輸入與非門輸出“0”,接入175的工作端使175無(wú)法工作，其他選手無(wú)法搶答。3.2.4 倒計(jì)時(shí)結(jié)束 搶答無(wú)效圖3.6當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，190輸出“0000”，通過(guò)或非門輸出“1”并接入148的EI端，使譯碼器停止工作。無(wú)法搶答。3.2.5 主持人復(fù)位開(kāi)關(guān)作用 圖3.7當(dāng)主持人打開(kāi)開(kāi)關(guān)space，選手顯示器為0，計(jì)時(shí)器為9，實(shí)現(xiàn)其復(fù)位功能。4、 故障分析與電路改進(jìn)4.1故障分析和解解決4.1.1故障分析圖4.1故障圖（a）圖4.1 故障圖（b） 當(dāng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到8和4的時(shí)候，理論上寄存器會(huì)工作，但是沒(méi)有工作，所以有故障。4.1.2故障解決 設(shè)計(jì)電路圖的時(shí)候，U7A74LS02的輸入端接的是74LS190的輸出端QA、QB，輸出端連接74LS148的EI（低電平使能端），這樣只要QA、QB輸出的都是“0”的話，即“4”和“8”，兩個(gè)“0”通過(guò)或非門變成“1”，此時(shí)的高電平輸出給低電平有效的EI，使其無(wú)效，促使在“4”和“8”的時(shí)候74LS148不工作。由此想到只要把74LS190的四個(gè)輸出端口都接入四輸入或非門，這樣就能避免這樣的情況發(fā)生。改進(jìn)電路如圖所示：圖4.2圖4.34.2 電路改進(jìn)1：蜂鳴器不響方法：蜂鳴器的頻率太小，增大蜂鳴器的頻率。2：線路太多太亂方法：調(diào)整芯片、器件的位置，盡量減少連線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。3：蜂鳴器木塊用到的門電路太多，太亂。方法：從網(wǎng)上所搜一下四輸入或非門在multisim里的名稱（4002），用它代替了4個(gè)門電路，是的電路更美觀。5、總結(jié)持續(xù)一個(gè)多星期的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，雖然我的電路不是最好的，但總體上還是很成功的。一周的時(shí)間雖然很短暫，但從中獲益匪淺. 畢竟在課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容真真正正能用到實(shí)際是有點(diǎn)學(xué)有所用的，而且要把理論知識(shí)付諸實(shí)踐確實(shí)非一件易事。我從最初的設(shè)想設(shè)計(jì)一個(gè)什么樣的數(shù)字電路到繪制電路圖，然后打印排版，最后校正設(shè)計(jì)中的漏洞與不足。整個(gè)過(guò)程中我翻閱大量資料，跑遍圖書(shū)館各個(gè)能找到數(shù)電資料的角落，上網(wǎng)查找有關(guān)內(nèi)容，馬不停蹄思考如何繪制電路，最讓我感到驚訝的是我用一個(gè)下午的時(shí)間竟然把數(shù)字邏輯電路Multisim仿真技術(shù)認(rèn)認(rèn)真真地看完了，而且