基于Multisim的路智力競賽搶答器完整版

基于Multisim的路智力競賽搶答器完整版基于MuItisim10的4路搶答器《硬件實訓(xùn)》實驗報告班級:組員：指導(dǎo)老師:時間：設(shè)計題目錯誤!未定義書簽。2。 課程設(shè)計目的錯誤!未定義書簽。3。 設(shè)計內(nèi)容和要求錯誤!未定義書簽。4。 基本設(shè)計原理錯誤!未定義書簽。5.總體設(shè)計框圖錯誤!未定義書簽。6。 單元電路設(shè)計方案和原理說明錯誤!未定義書簽。3。1搶答電路錯誤!未定義書簽。3.2發(fā)光二極管顯示電路錯誤!未定義書簽。3.3主持人控制開關(guān)電路錯誤!未定義書簽。3。4控制電路和秒脈沖產(chǎn)生電路錯誤!未定義書簽。3。5定時、譯碼、顯示電路錯誤!未定義書簽。3。6完整電路圖錯誤!未定義書簽。元件清單錯誤!未定義書簽。4.電路仿真錯誤!未定義書簽。9.心得體會錯誤!未定義書簽。10.參考文獻錯誤!未定義書簽。、設(shè)計題目四路智力競賽搶答器二、 課程設(shè)計目的1、培養(yǎng)數(shù)字電路的設(shè)計能力。2、 掌握搶答器電腦設(shè)計方法。三、 設(shè)計內(nèi)容和要求3。 1設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一個智力競賽搶答器，可同時供4名選手或4個代表隊參加比賽，他們的編號分別是1、2、3、4、5、6、7、4,各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)，分別是SO、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7o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，相應(yīng)選手的燈亮。封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的信號燈一直亮到主持人將系統(tǒng)清零為止。用中小規(guī)模集成電路組成智力競賽搶答器電路，畫出各單元電路圖和總體邏輯框圖，正確描述各單元功能，合理選用電路器件，畫出完整的電路設(shè)計圖以及寫出設(shè)計總結(jié)報告。3o2設(shè)計要求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)目主持人啟動“開始'’鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示。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，相應(yīng)選手的燈亮，顯示器上顯示搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時搶答的時間巳到，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。四、 基本設(shè)計原理4路智力競賽搶答器，當(dāng)有人按下按鈕后，代表他這一組的發(fā)光二極管就亮了，同時，別組成員按下按鈕時，則不會使自己這一組的燈亮。要想實現(xiàn)這個目的，我們可以用鎖存器或者觸發(fā)器來實現(xiàn)，因為它們都能存儲一位二進制數(shù)字。主持人有一個開始鍵，當(dāng)這個鍵按下時，才會使搶答器正常工作；當(dāng)這個鍵彈起時,無論4個選手如何按按鈕，他們各自所對的發(fā)光二極管都不會亮。這個開關(guān)我們可以用芯片上的清零端或者使能端來實現(xiàn)。當(dāng)然，既然是搶答器，就會有時間限制，我們需要一個倒計時器，并且需要將時間顯示,我們可以用相關(guān)的芯片實現(xiàn)這一功能，具體設(shè)計在下面的設(shè)計中會有詳細(xì)的敘述.每次搶答完后，主持人都會將時間重新置數(shù)，這一功能也可以通過芯片上的相應(yīng)端口來實現(xiàn).五、 總體設(shè)計框圖它由主體電路和擴展電路兩部分組成。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，能使代表該選手的發(fā)光二極管發(fā)光，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的功能以及將時間顯示出來.六、單元電路設(shè)計方案和原理說明智力搶答器包括搶答電路，發(fā)光二極管顯示電路，主持人控制開關(guān)電路，控制電路，秒脈沖產(chǎn)生電路,定時、譯碼、顯示電路。下面對各部分進行詳細(xì)敘述。6.1搶答電路搶答電路的功能有兩個：1、能分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供顯示電路使用；2、使其他選手的按鈕操作無效。搶答電路包括集成D觸發(fā)器74LS374和4個開關(guān)。374為具有三態(tài)輸出的四D邊沿觸發(fā)器，且是上跳沿觸發(fā)的。當(dāng)一個脈沖的上升沿到來時，輸出Q端的值為相應(yīng)D端的值.0C端為使能端，低電平有效，當(dāng)0C接高電平時，處于高阻狀態(tài)，0C端接低電平時，芯片能夠正常工作。4個D端接4個開關(guān)，開關(guān)另一端接高電平.CLK端接脈沖信號。下圖即是搶答電路電路圖.C-KQoQtQQQQQ1234COS37C-KQoQtQQQQQ1234COS37圖為搶答電路6。2發(fā)光二極管顯示電路發(fā)光二極管顯示電路是由4個發(fā)光二極管組成，由于在仿真時要觀察燈的亮與熄滅，所以用燈來代替一下。4個燈的一端分別接在74LS374的4個Q端，另一端分別接地。當(dāng)Q端輸出為高電平時，燈就會被點亮,否則就會熄滅。下圖即為發(fā)光二極管顯示電路。

圖為發(fā)光二極管顯示電路6.3主持人控制開關(guān)電路主持人控制開關(guān)有很多作用，當(dāng)這個開關(guān)彈起時，74LS374將不工作，并且可以控制譯碼顯示電路的清零和置數(shù)功能。我們先來介紹一下計數(shù)器74LS192的功能。下圖為74LS192功能表。同回冋藺向冋崗ET4J^lW跖AT4n同回冋藺向冋崗ET4J^lW跖AT4nCP^CPV屯UNLiCJi占我渋"L.口，，： *口產(chǎn)ye"L X X X XX.X X[iaoa0 0M1古爲(wèi)外％色外由*0 1. f 1 XXXXQ | | t K X X XQ i. 1 1 K KK X從以上兩個圖可知,CR端為清零端，當(dāng)CR端為高電平時，輸出為低電平；CR端為低電平時，芯片可以進行別的功能。在CR端為低電平的情況下，LD端為低電平時，輸出為4個D端上的值，這就是我們所說的置數(shù)功能。在CR為低電平，LD為高電平的情況下，CPU接脈沖信號，CPD接高電平，此時芯片處于加計數(shù)狀態(tài)；CPU接高電平，CPD接脈沖信號，此時芯片處于減計數(shù)狀態(tài)；CPU和CPD均接高電平，芯片處于保持的狀態(tài).基于對74LS192的了解，我們可以將清零端和置數(shù)端作為主持人控制開關(guān)電路的一部分.我們將CR端和LD端分別接兩個單刀雙擲開關(guān)，開關(guān)一端接高電平，一端接低電平。下圖即為主持人控制開關(guān)電路。6O4控制電路、報警電路和秒脈沖產(chǎn)生電路控制電路是由4個或門組成的。74LS374的4個輸出端分別接在4個兩輸入或門的輸入端上，每兩

組的輸出有分別接在另一個或門的輸出端，最后輸出端和脈沖信號接在一個或門的輸入端，輸出端接在74LS374的脈沖輸入端和74LS192的CPD端。當(dāng)有一人按下了搶答開關(guān)后，所對應(yīng)的Q端輸出為高電平，經(jīng)過幾個或門后，最后輸入74LS374和74LS192的脈沖輸入端的信號固定為高電平，則我們將脈沖信號鎖住了，無論別的搶答開關(guān)按下與否，都不會影響結(jié)果.這就起到了控制電路的作用。報警電路中，使用燈來表示，當(dāng)無人搶答時，指示燈亮.秒脈沖信號產(chǎn)生電路可以通過555定時器得以實現(xiàn)，但在此次設(shè)計中，我們?yōu)榱撕啽悖苯佑梅讲娫磥韺崿F(xiàn),將其周期改為1秒即可。下圖為控制電路和秒脈沖產(chǎn)生電路電路圖.6o5定時、譯碼、顯示電路定時、譯碼、顯示電路是由74LS44譯碼器,74LS192計數(shù)器和七段數(shù)碼管構(gòu)成的。在仿真時我們用的是將譯碼器和七段數(shù)碼管集成之后的一個數(shù)碼管，這樣可以使我們在仿真時稍微簡單一些。我們將74LS192的四個輸入端DCBA端分別接上高電平,低電平，低電平，高電平，則通過譯碼器在七段數(shù)碼管上顯示9,然后通過減計數(shù)，依次減一，當(dāng)搶答按鈕按下時，控制電路將會鎖住脈沖信號，因此數(shù)碼管應(yīng)該顯示當(dāng)前數(shù)字不變.直至下一次搶答時，主持人通過置數(shù)重新將其置為9。下圖為定時、譯碼、顯示電路。U1131.￥.恁.為=■對Krv■Sdocc-U1131.￥.恁.為=■對Krv■Sdocc-6.6完整電路圖.1I.c-c■■CO七、元件清單十進制加減計數(shù)器74LS192X1.1I.c-c■■CO七、元件清單十進制加減計數(shù)器74LS192X1D觸發(fā)器D觸發(fā)器電阻器包(RPACK1*4SIP)X1開關(guān)DSWPK_4*1,TD_SW1X3LAMP5v1wX9或門74HC32D4VX9示波器XSC1X1時鐘電壓源CL0CKVOLTAGEX1非門7404NX1數(shù)碼管DCDHEXYELLOW四、電路仿真1、當(dāng)主持人開關(guān)電路的按鈕彈起時，即使別的搶答按鈕按下時，發(fā)光二極管也不會亮。下圖是這種情況的仿真結(jié)果XI由上圖可知,J12彈起時，雖然J1中的開關(guān)3閉合，但是發(fā)光二極管仍然是熄滅的，這也證明了上文的結(jié)論。2、當(dāng)主持人控制開關(guān)閉合時，如果有一組巳經(jīng)先將搶答開關(guān)按下后，其余的組再將搶答開關(guān)按下時,他們所對應(yīng)的發(fā)光二極管也不會亮。O--E-E-D-心D-wr.O--E-E-D-心D-wr.1,芬I芬:J■-E-在J1中的開關(guān)4先按下的情況下，雖然后面的開關(guān)1、6、7也按下了，但是也只有由開關(guān)4控制的燈X4亮，而別的燈都沒有亮。這也就證明前文結(jié)論的正確。3、當(dāng)開始正常搶答后，計數(shù)器開始倒計時，當(dāng)無人搶答時，報警指示燈X9亮，數(shù)碼管顯示當(dāng)前搶答剩余時間.4、當(dāng)開始正常搶答后，計數(shù)器開始倒計時，當(dāng)有人搶答后，數(shù)碼管上應(yīng)該顯示當(dāng)前的數(shù)字不變，直到主持人在下一個問題時將其重新置數(shù).主持人在下一個問題時將其重新置數(shù).J1中開關(guān)5按下了，他所對應(yīng)的燈X5也亮了，而此時數(shù)碼管顯示為5,并且不再變化了，這也證明了前文結(jié)論的正確。

九、心得體會這一次的課程設(shè)計老師，沒有限定我們用什么仿真軟件，給了我們一定的空間。常用的仿真軟件有三個，分別是Pespice,prote1和matlab，這三個軟件都各有利弊:pespice的仿真功能比protel強，protel主要是焊制電路板的，matlab的畫圖功能很強悍（在做信號與系統(tǒng)實驗里有深刻體驗）。在這一次課程設(shè)計中，我選擇Multisim仿真軟件。對于Mu1tisim仿真軟件，在沒用之前，我感覺很難。首先，這個軟件是全英文的，大部分的專業(yè)詞匯都是我們不認(rèn)識的，這也增加了我們學(xué)習(xí)軟件的難度，雖然它有漢化的，但很多重要的設(shè)置是無法漢化的，自己所需要用的全憑自學(xué)。因此，第一次接觸它時說它不難那是假的。但是，當(dāng)我們開始用它時，發(fā)現(xiàn)他并沒有想象中的那么難，其實，我們只需要怎么畫圖和仿真就行了，至于別的，我們不需要怎么會用，以后有時間自己再學(xué)習(xí)就可以了。我到圖書館找了相關(guān)的書籍。經(jīng)過一番努力地尋找，我終于找到了一本書。但是，回來一看，我發(fā)現(xiàn)這本書所講的和我用的軟件不是一個版本的。我想啊，雖然不是一個版本，但也應(yīng)該差不多的，最起碼基本功能應(yīng)該一樣。果然，和我想的一致。經(jīng)過一段時間的摸索，我終于學(xué)會了畫圖.我做的題目是4路智力競賽搶答器，經(jīng)過一段時間的準(zhǔn)備，我終于在軟件上畫出了相應(yīng)的圖，其中最麻煩的是不知如何接七段數(shù)碼管，因為接上這個的話，在做仿真時就會出現(xiàn)問題，最后，我決定用四角的數(shù)碼管來做仿真，這個四腳的是譯碼器和七段數(shù)碼管集成的，因此連線方面倒省