基于Multisim四路搶答器設(shè)計

1、基于Multisim四路搶答器設(shè)計成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 EAD實訓(xùn)課 程 設(shè) 計 報 告 課 題 基于multisim的四路搶答器設(shè)計 教 師 專 業(yè) 13電氣工程及其自動化 學(xué) 號 姓 名 2016、4、28一 設(shè)計題目 基于Multisim四路搶答器設(shè)計二 主要內(nèi)容設(shè)計4人數(shù)字式競賽搶答器三 具體要求（1）在給定5V直流電源電壓的條件下設(shè)計一個可以容納四組參賽者的搶答器，組 成設(shè)定一個搶答按鈕供參賽者使用。 （2）設(shè)置一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān)K（該開關(guān)由主持人控制），當(dāng)開關(guān)K被搶按下時，搶答開始（允許搶答），打開后搶答電路清零。（3）搶答器具有一個搶答信號的鑒別、鎖存及顯示功能。即有

2、搶答信號輸入（參賽 者的開關(guān)中任意一個開關(guān)被按下）時，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示出來，同時揚(yáng)聲器發(fā)生聲響。此時再按其他任何一個搶答器開關(guān)均無效，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持不變，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。四進(jìn)度安排第一天上午：介紹設(shè)計所用仿真軟件；布置任務(wù)，明確課程設(shè)計的完整功能和要求。下午：圖書館查閱資料。第二天全天：消化課題,了解設(shè)計要求，明確被設(shè)計系統(tǒng)的全部功能。第三天全天：確定總體設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)的原理框圖。第四天全天：繪制單元電路并對單元電路進(jìn)行仿真。第五天全天：分析電路，對原設(shè)計電路不斷修改，獲得最佳設(shè)計方案。第六天上午：完成整體設(shè)計并仿真驗證。 下午：準(zhǔn)備課程設(shè)計報告

3、。第七天上午：對課程設(shè)計進(jìn)行現(xiàn)場運(yùn)行檢查，給出實踐操作成績。五 成績評定成績分為三部分：考勤占30%，實踐操作占40%，課程設(shè)計報告占30%基于Multisim四路搶答器設(shè)計一設(shè)計內(nèi)容 基于Multisim四路搶答器設(shè)計二設(shè)計目的及要求1掌握搶答器的工作原理及其設(shè)計方法2. 學(xué)會用Multisim10軟件操作實驗內(nèi)容3. 掌握設(shè)計性試驗的實驗方法基本要求：(1) 在給定5V直流電源電壓的條件下設(shè)計一個可以容納四組參賽者的搶答器，每組設(shè)定一個搶答按鈕供參賽者使用。(2) 設(shè)置一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān)K（該開關(guān)由主持人控制），當(dāng)開關(guān)K被按下時，搶答開始（允許搶答），打開后搶答電路清零。(3) 搶

4、答器具有一個搶答信號的鑒別、鎖存及顯示功能。即有搶答信號輸入（參賽者的開關(guān)中任意一個開關(guān)被按下）時，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示出來，同時揚(yáng)聲器發(fā)生聲響。此時再按其他任何一個搶答器開關(guān)均無效，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持不變，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。擴(kuò)展功能：1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。當(dāng)節(jié)目主持人按下“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(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。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

5、電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示0。三設(shè)計思路四設(shè)計器材及說明設(shè)計器材芯片名稱數(shù)量（只）74LS20D四輸入與非門274LS190D加減發(fā)器174LS175N四D觸發(fā)器174LS21N四輸入與門174LS148D8線3線編碼器174LS04D非門3數(shù)碼管2LED RED紅色發(fā)光二極管4LED BLUE藍(lán)色發(fā)光二極管1BUZZER蜂鳴器474LS190D為加減法器，cten端為使能端，LOAD端為預(yù)置端，U/D接入低電平時為加法器，接入高電平時為減法器,CLK為時鐘輸入端，RCO借位端（高電平時）。74LS175D，4D觸發(fā)器CLR清零端，CLK為脈沖輸入端74LS148D，低電平有效

6、的8-3線編碼器。五設(shè)計原理及過程 圖一如圖1：鎖存電路完成功能：74LS21、74LS20組成控制74LS175脈沖信號輸入的控制電路，主持人清零后，在搶答時間內(nèi)，如果有選手搶答，74LS21的輸出端為0，則74LS20的輸入端為0，由于74LS20為與非門，輸出端始終為1，使得clock端無法輸入脈沖信號，達(dá)到鎖存效果，該部分電路鎖存選手的編號，同時封鎖其他選手的編號。 圖二圖三如圖二：為編碼，譯碼，顯示電路：鎖存電路對選手編號鎖存后，優(yōu)先編碼器74LS148芯片立即分辨出搶答者的編號，然后將輸入端編碼譯成8421BCD，數(shù)碼管顯示對應(yīng)搶答者的編號。同時選手編號對應(yīng)的LED燈亮，蜂鳴器發(fā)出

7、短暫響聲（如圖三），提醒主持人。圖四如圖四：計時電路：74LS190為加/減法器，將輸入端A、D接高電平預(yù)置輸入9，即倒計時器從9開始倒計時，主持人清零后，LOAD端接入1，74LS190為減法器，并開始工作，定時器開始倒計時，在規(guī)定的時間內(nèi)（10秒），如果有選手搶答， 74LS20輸入端為0輸出端為1，74LS190脈沖輸入端截止，計時電路停止工作，顯示器顯示搶答剩余時間，LED5不亮。如果沒有選手搶答，倒數(shù)到0后，74LS190輸出端13輸出低電平，同時LED5發(fā)出藍(lán)色光，并控制鎖存脈沖電路，使鎖存電路停止工作，此時即使有選手搶答仍無效。圖五（靜止時的電路）圖六（工作時的電路）如圖六：具體

8、工作過程：若A路先閉合開關(guān)，則D1輸入高點(diǎn)平，Q1輸出高電平，LED1亮，顯示器顯示1，同時1號蜂鳴器發(fā)出響聲。而Q1輸出低電平，接入74LS21，74LS20后，觸發(fā)器停止工作。此時如果有其他選手再閉合開關(guān)時，由于觸發(fā)器不工作，其他選手對應(yīng)的LED燈不亮，蜂鳴器不響，示器上仍顯示為1。74LS148譯碼器輸入端Q1=0，Q2=1，Q3=1，Q4=1，則74LS148的輸出為100，通過74LS04非門電路轉(zhuǎn)換為001，則顯示器顯示1。六設(shè)計結(jié)果與分析（一） 1、四個選手各有一個搶答按鍵，各對應(yīng)一個指示燈；2、主持人有控制指示燈和報警聲的復(fù)位鍵和允許搶答控制鍵和一個犯規(guī)指示燈，當(dāng)選手在允許搶答

9、前按開關(guān)時，對應(yīng)的指示燈亮，犯規(guī)燈亮，警報聲響。（二） 調(diào)試過程中遇到的問題、以及改進(jìn)、調(diào)試的方法1 一開始蜂鳴器不響，試過多種方法也響不了，后來發(fā)現(xiàn)蜂鳴器的額定電壓和頻率可以編輯，通過改蜂鳴器額定電壓和頻率即可。2 在使用74LS190D是數(shù)碼管總是從9-0再從9-0循環(huán)無法停止，后來經(jīng)過我們在12，13輸出端加入發(fā)光二極管測試后發(fā)現(xiàn)13端口為借位端，當(dāng)數(shù)字由9-0時13輸出端產(chǎn)生一個下降沿，我們將其輸入到控制74LS190脈沖信號的與非門后實現(xiàn)了當(dāng)數(shù)字從9-0后自動停止的初衷，并將13輸出端接入藍(lán)色發(fā)光二極管，使之成為無人搶答的報警信號燈，實現(xiàn)了一個倒計時并報警的功能拓展。3 搶答電路有問

10、題，不能實現(xiàn)應(yīng)有功能，主要是電路導(dǎo)線點(diǎn)錯連接處，通過排查已經(jīng)解決。（三） 了解了搶答器的工作原理，而且感覺電路的界面，器件的排布直接影響到整體電路的美觀性、理解性，所以以后設(shè)計電路時，要在連接正確的基礎(chǔ)上爭取界面整潔，干凈。而且感覺電路的界面，器件的排布直接影響到整體電路的美觀性、理解性，所以以后設(shè)計電路時，要在連接正確的基礎(chǔ)上爭取界面整潔，干凈。七 設(shè)計體會我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電路，對電子技術(shù)有了一些了解，但那都是一些理論的東西。通過這次搶答器課程設(shè)計，我才把學(xué)到的東西與實踐相結(jié)合，使我們將課堂上的理論知識有了進(jìn)步的了解，并增強(qiáng)了對數(shù)字電子技術(shù)這門課程的興趣。了解了更多電子元件的工作原理。 在這次搶答器設(shè)計過程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)級掌握了各種芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己的通過查看相關(guān)資料來解決問題的能力。極大程度的節(jié)約了耗材，在實際生產(chǎn)活動在實踐中有著十分重要的作用。 在這次試驗中，我對Multisim軟件有了更進(jìn)一步的了解，這是我在以后的學(xué)習(xí)中更加的得心應(yīng)手。試驗中借助仿真軟件不僅可以把課堂里學(xué)到的直接應(yīng)用，而且還可以把各個知識點(diǎn)祝賀為一個整體。 在這次時間的過程中學(xué)到了一些初技能以外的其他東西，我體會到了學(xué)習(xí)的樂趣，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力，激發(fā)了我對電路設(shè)計的興