八路搶答器設(shè)計(jì)仿真5

1、- -學(xué)生姓名：侯亭武指導(dǎo)教師：魏洪濤系主任（或責(zé)任教師）簽名：2011年7月10日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)班級(jí)：信息sy0901工作單位：信息工程學(xué)院題目：多路智能競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)初始條件：74LS148、74LS279、74LS48、74LS192、NE555、74LS00、發(fā)光二極管、共陰極顯示器、74LS121。要求完成的主要任務(wù)（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）功能要求：設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手參加比賽，并具有定時(shí)搶答功能。設(shè)計(jì)步驟與要求：擬定定時(shí)搶答器的組成框圖。設(shè)計(jì)并安裝各單元電路，要求布線整齊美觀，便于級(jí)聯(lián)與調(diào)試。測(cè)試定時(shí)搶答器的邏輯功能，以滿

2、足設(shè)計(jì)功能要求。畫出定時(shí)搶答器的整機(jī)邏輯電路圖。寫出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告。時(shí)間安排：第17周（7、8節(jié)）：理論講解第1819周：理論設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)室安裝調(diào)試；地點(diǎn)：鑒主15通信工程實(shí)驗(yàn)室（1），鑒主13通信工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室；第20周：撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告及答辯；指導(dǎo)教師簽名:2011年7月10日目錄Abstract錯(cuò)誤！未定義書簽。緒論錯(cuò)誤！未定義書簽。1設(shè)計(jì)任務(wù)及系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介錯(cuò)誤！未定義書簽。1.1基本功能：錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2擴(kuò)展功能：錯(cuò)誤！未定義書簽。2設(shè)計(jì)方案選擇錯(cuò)誤！未定義書簽。2.1采用數(shù)字電路錯(cuò)誤！未定義書簽。2.2采用單片機(jī)錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3采用PLC錯(cuò)誤！未定義書簽。2.4方案選擇錯(cuò)誤

3、！未定義書簽。3主要元器件介紹錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1十進(jìn)制可逆集成計(jì)數(shù)器74LS192錯(cuò)誤！未定義書簽。BCD-七段顯示譯碼器74LS48錯(cuò)誤！未定義書簽。8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148錯(cuò)誤！未定義書簽。4.設(shè)計(jì)原理與電路.錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1數(shù)字搶答器總體方框圖錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2單元電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.1搶答器電路錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.2定時(shí)電路錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.3時(shí)序控制電路錯(cuò)誤！未定義書簽。5電路的仿真結(jié)果展示錯(cuò)誤！未定義書簽。6總結(jié)錯(cuò)誤！未定義書簽。摘要介紹了一種用74系列常用集成電路設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路及功能。該搶答器

4、除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。主持人通過(guò)時(shí)間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止，搶答電路數(shù)碼管上顯示選手編號(hào)。蜂鳴器發(fā)生報(bào)警，二極管發(fā)光，定是電路顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，定是電路顯示00,同時(shí)系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無(wú)效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。NIMultisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。本設(shè)計(jì)就是利用Multisim軟件進(jìn)行電路圖的繪制并進(jìn)行仿真。關(guān)鍵詞：八路，搶答器，設(shè)計(jì)，定時(shí)，計(jì)時(shí)，報(bào)警AbstractIntroducesakin

5、dofcommonlyusedwith74seriesICdesignofdigitaldisplayiscomposedofzhuhaicircuitresponder,designconcept,function.Thiscontestisabasicviesexceptfunctionoutside,stillhavetiming,timingandalarmfunction.Hostthroughtimeforviespresetswitchpresettime,thesystemwillcompleteautomaticcountdown.Ifthestipulatedtimesom

6、eonecontest,istimingwillautomaticallystop,viestoanswerfirstcircuitdigitaltubedemonstratedcontestantNumbers.Buzzerhappenalarm,diodeluminescenee,settleiscircuitdisplaycountdowntime.Ifthestipulatedtimenocontest,issurelycircuit,andsystemofdisplay00buzzerwillsendring,tiphostthiscontestnullandvoid,realize

7、alarmfunction.NIMultisimsoftwarecombinestheintuitivecaptureandpowerfulsimulation,canquickly,easilyandeffectivelytocircuitdesignandverified.ThisdesignistheuseofthecircuitdrawingMultisimsoftwareandsimulate.Keywords:octuple,viestoanswerfirsteditor,design,timing,timing,callthepolice緒論數(shù)字技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最快的學(xué)科之一，數(shù)字

8、邏輯器件已從60年代的小規(guī)模集成電路（SSI）發(fā)展到目前的中、大規(guī)模集成電路（MSI、LSI）及超大規(guī)模集成電（VLSI）。相應(yīng)地，數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)方法在不斷地演變和發(fā)展，由原來(lái)的單一的硬件邏輯設(shè)計(jì)發(fā)展成三個(gè)分支，即硬件邏輯設(shè)計(jì)（中、小規(guī)模集成器件）、軟件邏輯設(shè)計(jì)（軟件組裝的LSI和VSI,如微處理器、單片機(jī)等）及兼有二者優(yōu)點(diǎn)的專用集成電路（ASIC）設(shè)計(jì)。目前數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制，電子測(cè)量?jī)x表，電視，雷達(dá)，通信等各個(gè)領(lǐng)域。例如在現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)中，數(shù)字測(cè)量?jī)x表不僅比模擬測(cè)量?jī)x表精度高，功能高，而且容易實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化和智能化。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，尤其是中，大規(guī)模和超大規(guī)

9、模集成電路的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍將會(huì)更廣泛地滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，并將產(chǎn)生越來(lái)越深刻的影響。隨著現(xiàn)代社會(huì)的電子科技的迅速發(fā)展，要求我們要理論聯(lián)系實(shí)際，數(shù)字電子邏輯課程設(shè)計(jì)的進(jìn)行使我們有了這個(gè)非常關(guān)鍵的機(jī)會(huì)，通過(guò)這種綜合性訓(xùn)練，我們要達(dá)到以下的目的和要求：1結(jié)合課程中所學(xué)的理論知識(shí)，獨(dú)立設(shè)計(jì)方案。達(dá)到學(xué)有所用的目的2學(xué)會(huì)查閱相關(guān)手冊(cè)與資料，通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步熟悉常用電子器件類型和特性，并掌握合理選用的原則，培養(yǎng)獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力。對(duì)于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時(shí)用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來(lái)回答問(wèn)題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足

10、夠的知識(shí)面和一定的勇氣。選手們都站在同一個(gè)起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。1設(shè)計(jì)任務(wù)及系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介1.1基本功能：（1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，用八個(gè)一排的開關(guān)，選手將開關(guān)擲向ON端，表明選手搶答。（2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)J2，該開關(guān)由主持人控制，擲向接地端，清零處理，擲向另一端，搶答電路開始正常工作。（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，同時(shí)二極管發(fā)光，并在DPY_7-SEG七段數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止1.2擴(kuò)展功能：（1）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次

11、搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如25秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)開始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。（2）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（3）如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。2.設(shè)計(jì)方案選擇制作搶答器可以用好多的方法，可以用單片機(jī)來(lái)完成，它的功能強(qiáng)大制作簡(jiǎn)單，并且外圍的元件也很少；也可以用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，他的制作也是比較簡(jiǎn)單；還可以用我們學(xué)過(guò)的EDA技術(shù)來(lái)制作；最后也可以用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，它的原理比較簡(jiǎn)單，集成塊的價(jià)格也比較便宜且很容易購(gòu)買，與我們學(xué)完的數(shù)字電路聯(lián)系緊密，能將

12、我們所學(xué)知識(shí)用于實(shí)際，對(duì)鞏固所學(xué)知識(shí)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采用數(shù)字電路主電路圖2數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)圖2所示的定時(shí)搶答器的工作過(guò)程是：接通電源時(shí)，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(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，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(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼

13、顯示電路顯示編號(hào)；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(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；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，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問(wèn)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采用單片機(jī)原理方框圖如圖3此電路完成的功能如圖3所示，當(dāng)主持人宣布搶答開始的時(shí)候，按下開始按鈕,此時(shí)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(shí)有人第一按下相應(yīng)的搶答按鈕，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的控制選擇，在八段顯示器上顯示相應(yīng)的號(hào)碼，并鎖存

14、，同時(shí)禁止其他按鈕的輸入。顯示輸出圖3單片機(jī)實(shí)現(xiàn)2.3采用PLC此電路的功能如圖4所示，當(dāng)主持人打開啟動(dòng)開關(guān)后，在設(shè)定時(shí)間TO內(nèi)，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動(dòng)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(hào)，此時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無(wú)效；如果在時(shí)間TO內(nèi)，無(wú)人應(yīng)答，則驅(qū)動(dòng)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(shí)開關(guān)SW2，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，在設(shè)定的時(shí)間TI內(nèi)回答有效，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間TI時(shí)，驅(qū)動(dòng)音效電路，指示燈L3亮，表示答題時(shí)間到。圖4PLC電路原理框圖2.4方案選擇方案比較數(shù)字電路單片機(jī)PLC制作難度低一般一

15、般實(shí)現(xiàn)難度一般低低價(jià)格低一般高電路原理簡(jiǎn)單一般一般設(shè)計(jì)難度簡(jiǎn)單高一般通過(guò)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(jiǎn)單，所以我選擇采用第一種方案來(lái)完成搶答器電路。3.主要元器件介紹3.1十進(jìn)制可逆集成計(jì)數(shù)器74LS192(MSB)QQQQDCBACPO74LS192CCPO+BCDCBALDrV圖3-174LS192邏輯符號(hào)CP+CP_LDCrQrQcQbQaXXX10000XX00DCBAt110加法計(jì)數(shù)1牛10減法計(jì)數(shù)1110保持表3-174LS192功能表該器件為雙時(shí)鐘工作方式，CP+是加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入，CP-是減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入，均為上升沿觸發(fā)，采用8421BCD

16、碼計(jì)數(shù)。Cr為異步清0端，高電平有效。LD為異步預(yù)置控制端，低電平有效，當(dāng)Cr=0、LD=0時(shí)預(yù)置輸入端D、C、B、A的數(shù)據(jù)送至輸出端，即QdQcQBQa=DCBAo進(jìn)位輸出和借位輸出是分開的。OC為進(jìn)位輸出，加法計(jì)數(shù)時(shí)，進(jìn)入1001狀態(tài)后有負(fù)脈沖輸出，脈寬為一個(gè)時(shí)鐘周期。OB為借位輸出，減法計(jì)數(shù)時(shí)，進(jìn)入0000狀態(tài)后有負(fù)脈沖輸出，脈寬為一個(gè)時(shí)鐘周期。3.2BCD-七段顯示譯碼器74LS48+5v圖3-274LS48引腳圖十進(jìn)制或功能輸入BI/RBO輸岀LTRBI0CBAabcdefg0HHLLLLHHHHHHH1HXLLLHHLHHLLL2HXLLHLHHHLHHL3HXLLHHHHHHHL

17、L4HXLHLLHLHHLLH5HXLHLHHHLHHLH6HXLHHLHHLHHHH7HXLHHHHHHHLLL8HXHLLLHHHHHHH9HXHLLHHHHHHLH10HXHLHLHLLLLHL11HXHLHHHLLHHLL12HXHHLLHLLLLLH13HXHHLHHHLLLLH14HXHHHLHLLLLHH15HXHHHHHLLLLLLBIXXXXXXLLLLLLLLRBIHLLLLLLLLLLLLLLTLX,XXXXHHHHHHHH表3-274LS48功能表要求輸出015時(shí)，滅燈輸入（BI）必須開始時(shí)保持高電平。如果不滅，則動(dòng)態(tài)滅燈輸入（RBI）必須開路或?yàn)楦唠娖健⒁坏碗娖街苯?/p>

18、加于滅燈輸入（BI）時(shí)，則不管其他輸入為任何電平，所有各段輸出都關(guān)閉。當(dāng)動(dòng)態(tài)滅燈輸入/動(dòng)態(tài)滅燈輸出（BI/RBO）開路或者保持高電平而試燈輸入為高電平時(shí)，所有各段輸出都關(guān)閉并且動(dòng)態(tài)滅燈輸出（RBO）處于低電平（響應(yīng)條件）。當(dāng)滅燈輸入/動(dòng)態(tài)滅等輸出（BI/RBO）開路或者保持高電平而試燈輸入為低電平時(shí)，則所有各段都開通。BI/RBO是線與邏輯，作滅燈輸入（BI）或動(dòng)態(tài)滅燈（RBO）之用，或兩者兼用。8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148U10-d-dd-bvppp-ae-|-LT1i_1A5DDDDDDDDE4c?CP74LS148NU10A1Q1亠152：:二:1S3-1Q2沁；74LS279N圖

19、3-474LS148引腳圖圖3-574ls279管腳圖74LS148為8線一3線優(yōu)先編碼器，表4為其功能表.表3-4741S148真值表輸入輸出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100 xxxxxxx0000010 xxxxxx01001010 xxxxx011010010 xxxx0111011010 xxx01111100010 xx011111101010 x01111111100100111111111101從以上的的功能表中可以得出，741S148輸入端優(yōu)先級(jí)別的次序依次為17,16,，10。當(dāng)某一輸入端有低電

20、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。例如：15=0且16=17=1(16、17優(yōu)先級(jí)別高于則此時(shí)輸出代碼010，經(jīng)RS觸發(fā)器各位取反，這就是優(yōu)先編碼器的工作原理。74ls279在接法上有點(diǎn)不同，其中上圖所示的1S1,及1S2要連接到一起，和1R1一起組成SR觸發(fā)器，輸出為1Q1,這里千萬(wàn)不能把1S1誤認(rèn)為和1R1是一組的。但是，1S3卻和1R2是一組的，所以在接芯片連線的時(shí)候要特別注意。起初就是由于沒(méi)有注意到這里的不同，結(jié)果造成接線錯(cuò)誤，因此不能得出正確結(jié)果。當(dāng)S為低電平，R為高電平時(shí)，輸出Q為高電平；當(dāng)S為高電平，R為低電平時(shí)，輸出Q為低電平；當(dāng)

21、S和R均為高電平時(shí)，Q鎖存已建立的電平；當(dāng)S和R均為低電平時(shí)，Q為不穩(wěn)定的高電平狀態(tài)。4.設(shè)計(jì)原理與電路4.1數(shù)字搶答器總體方框圖圖4-1數(shù)字搶答器總體框圖說(shuō)明：上圖為該搶答器的總體框圖，其工作原理是：在接通電源的情況下，要進(jìn)行搶答之前，主持人根據(jù)題目難度設(shè)置搶答時(shí)間，將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，編號(hào)指示燈滅。搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，定時(shí)器顯示設(shè)置的時(shí)間，此時(shí)，主持人可以將開關(guān)撥到“開始”狀態(tài),宣布開始搶答開始。定時(shí)器進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答過(guò)程完成，此次搶答結(jié)束，在這個(gè)過(guò)程中，優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、并且揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào)告訴此次搶答結(jié)束。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有人搶答，到時(shí)間結(jié)束

22、時(shí)就后發(fā)出報(bào)警聲，再次搶答無(wú)效，比賽也會(huì)結(jié)束。4.2.單元電路設(shè)計(jì)4.2.1搶答器電路AECDEFO三374LS279NT074LS279NTewAW500L74LS148D5V74LS48Ngm,：?I.：I_ZLT圖4-2數(shù)字搶答器電路工作原理：如圖，該電路實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：一是能夠過(guò)分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼器顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手之后按鍵無(wú)效。工作過(guò)程：當(dāng)開關(guān)處于清除端時(shí)，74LS279的RS觸發(fā)器段均為0信號(hào)，所以四個(gè)觸發(fā)器端均輸出為0,此時(shí)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(shí)，搶答器處于等待工作狀

23、態(tài)，當(dāng)有選手按下鍵時(shí)，及有一個(gè)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)，Yex輸出為0,所以1Q輸出為1，74LS48處于工作狀態(tài)。若是為設(shè)計(jì)優(yōu)先搶答電路模塊應(yīng)使74LS148優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）EI接BI端，當(dāng)有人按下開關(guān)后，BI端為1,使編碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入，譯碼器將顯示第一個(gè)按下鍵的選手號(hào)碼。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)，由于74LS148優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）EI=1，所以74LS148處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將J2開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。

24、因?yàn)橹挥?名選手，編號(hào)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(méi)有選手按鍵的話，七段顯示譯碼器就會(huì)一直不亮，直到最后此次比賽結(jié)束。4.2.2定時(shí)電路RPACK8MIJnl?l:llDH-.II.h-l!T4LS92N74LS4CON4:=IIP：=Di：MN輕IJnl)l:3沁I.RABcD74LS4CONABcDh門_|臚黑那)1:S.工作原理：如圖所示,式振蕩周期為圖4-3可預(yù)制時(shí)間的定時(shí)電路分為兩個(gè)部分，一是秒脈沖，由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路，根據(jù)公F=0.722/（Ra*C），可計(jì)算出該振蕩器的振蕩頻率為1Hz，由于是方波脈沖，所以一個(gè)

25、周期內(nèi)有一個(gè)上升沿。另一部分是可預(yù)置時(shí)間的減計(jì)數(shù)器，對(duì)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(gè)脈沖時(shí)，74LS192的CP-端就接受一個(gè)信號(hào)，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(shí)，BO2就會(huì)輸出一個(gè)負(fù)脈沖，CP2-就會(huì)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(gè)周期的負(fù)脈沖。在時(shí)間未到時(shí)，BO2一直到是輸出正脈沖，除非最后變成00時(shí)，才會(huì)輸出負(fù)脈沖，這就可以作為定時(shí)到的信號(hào)，如果是時(shí)間到了，輸出是零，時(shí)間不到，輸出是1。另外，假如有選手按鍵的話，則最后不會(huì)計(jì)數(shù)器不會(huì)因?yàn)樽詼p為00而最后輸出負(fù)脈沖，而是應(yīng)為秒

26、脈沖輸出與1Q的非相與后當(dāng)作脈沖輸入74LS192的。當(dāng)沒(méi)有選手按鍵時(shí)，1Q的非為0,所以CP脈沖就會(huì)停止輸入，時(shí)間就會(huì)停止，所顯示的時(shí)間就是該選手搶答的時(shí)間，但此時(shí)的定時(shí)到信號(hào)還是1。74LS192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)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(shí)間，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵擲向接地端進(jìn)行預(yù)置數(shù)，擲向另一端開始減計(jì)數(shù)，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG上。4.2.4時(shí)序控制電路圖3-5時(shí)序控制電路工作原理：時(shí)序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(shí)，搶答電路和

27、定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)。當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間根據(jù)上面的功能要求以及圖六，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖11所示。圖中，門G4的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)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：主持人根據(jù)題目難易程度設(shè)置搶答時(shí)間，默認(rèn)搶答時(shí)間是30秒，控制開關(guān)S從清除位置撥到開始位置時(shí),搶答控制開關(guān)S信號(hào)為高電平1,來(lái)自于圖六中的74LS279的輸出2Q2=0，經(jīng)G1反相，A=1,定時(shí)到信號(hào)也是高電平1,所以G3的輸出信號(hào)為高電平，則時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS192的減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端DOWN，定時(shí)電路進(jìn)

28、行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則定時(shí)到信號(hào)為1,門G2的輸出為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(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，2Q2=1,經(jīng)G1反相，A=0，使B=0,封鎖CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門G2的輸出EI=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(shí)時(shí)間到時(shí)，則定時(shí)到信號(hào)為0,2Q2=1,74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門G4處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號(hào)，使定時(shí)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(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間，其工作原理如下：當(dāng)主持人將開關(guān)撥到開始鍵

29、時(shí)，S信號(hào)從0變成1,是上升的，但是定時(shí)到信號(hào)還是1,GS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(huì)有一個(gè)高電平輸出，所以揚(yáng)聲器就會(huì)發(fā)出聲音。在最后結(jié)束時(shí)候，如果沒(méi)有選手按鍵但是時(shí)間已經(jīng)結(jié)束，這時(shí)候S是1,GS因?yàn)闆](méi)有選手按鍵而為1,而又因?yàn)槎〞r(shí)到信號(hào)而又有一個(gè)負(fù)脈沖輸入，所以PR會(huì)輸出一個(gè)正脈沖，從而使揚(yáng)聲器發(fā)聲。假如有選手按鍵，GS會(huì)從1變成0,定時(shí)到信號(hào)還是1,所以最后也會(huì)有一個(gè)正脈沖輸出，揚(yáng)聲器也會(huì)發(fā)生的。5.電路的仿真結(jié)果展示-Wv-Wv-Ma-aM1-Wv-Va1血丄2BDAAGE74L514COD0234FU6TIDDDDDDDDE74LS

30、W9N亠2丄3gsRKRAnrD-I.T-KBI5Va一RPACKS74S11N74LS4OON廉，依黑1!iML腔92NrMLS4C0NAEcD-I.T-H3I-LDAICLBUPdcmnF4LS19ZMABcDoo-Til/RnDuQBQCg圖5-1設(shè)計(jì)總電路圖T4LS4SN筒，,v:常A。DEIFO10LCK74LS279NnL5?fIkLILEIi74LS192N.NWOClAdnAca-CQuQItl圖5-3時(shí)間到00后報(bào)警燈亮且無(wú)法搶答“V、-nr4-f吟116總結(jié)接到課程設(shè)計(jì)的題目時(shí)，心理暗喜，因?yàn)檫@是一個(gè)很常見的數(shù)字電路設(shè)計(jì)，之前大二的學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)這門課的時(shí)候就有設(shè)計(jì)過(guò)四路

31、搶答器的經(jīng)驗(yàn)，所以展開設(shè)計(jì)就顯得得心應(yīng)手，其實(shí)不然。當(dāng)自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的時(shí)才發(fā)現(xiàn)真是眼高手低，設(shè)計(jì)的電路完全不運(yùn)行。于是精心下來(lái)思考，上網(wǎng)查閱資料，下載了74LS192等許多芯片資料，認(rèn)真閱讀功能表及管腳功能。電路的連線并不復(fù)雜，只要按照芯片資料去連接，但中間也遇到了一些小問(wèn)題，這樣經(jīng)歷一番周折后終于塵埃落定，電路是設(shè)計(jì)出來(lái)了。電路仿真之初，數(shù)碼管并沒(méi)有被點(diǎn)亮，究其原因是采用了共陰極數(shù)碼管，數(shù)碼管共陰極端直接接地后并不能點(diǎn)亮數(shù)碼管，而應(yīng)該在共陰極端接一個(gè)小電阻后再接地，這樣數(shù)碼管就可以以工作了。調(diào)試階段還遇到了一個(gè)比較棘手的問(wèn)題，就是定時(shí)電路的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)始終不變，并沒(méi)有按照設(shè)想好的以一秒的速度往下減一，于是將定時(shí)電路分離出來(lái)單獨(dú)調(diào)試，可是時(shí)鐘還是不跑。因?yàn)?4LS192的計(jì)數(shù)脈沖是上升沿計(jì)數(shù)的，要實(shí)現(xiàn)一秒計(jì)數(shù)，可設(shè)計(jì)頻率是1Hz方波。查資料設(shè)計(jì)了無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)公式F=0.722/(Ra*C)，調(diào)整電阻與電容，可設(shè)計(jì)出頻率是1Hz的脈沖，這個(gè)時(shí)候時(shí)鐘就跑起來(lái)了。任何電路要工作，首先面對(duì)的是供電問(wèn)題，日常生活中用的市電是220V的，顯然不能直接加載于電路。于是設(shè)計(jì)一個(gè)合格的電源電路成為一種必須。本次設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)查閱資料，設(shè)計(jì)了一個(gè)通用性較好的電源電路，它不僅可用于八位數(shù)字搶答器的電路供電，還可以用于其它一些電路供電。因而將供電