數(shù)電課程設計報告-《八路數(shù)字搶答器》課程設計.doc

八路數(shù)字搶答器課程設計說明書1目錄課程設計任務書.錯誤!未定義書簽。摘要.2Abstract.3一、實驗目的.4二、設計要求與內(nèi)容.4三、設計及原理.53.1總體方案設計.53.1.1設計思路.53.1.2總電路框圖.53.2各模塊設計方案及原理說明.63.2.1搶答電路.63.2.2倒計時電路.10四、電路仿真.114.1搶答電路.114.2倒計時電路.13五、實驗結果及分析.15六、收獲、體會和建議.17附錄.191.總電路圖.192.元件引腳圖.203.元器件清單.22主要參考文獻.23八路數(shù)字搶答器課程設計說明書2摘要搶答器作為一種工具，已經(jīng)廣泛應用于各種智力和知識競賽場合。本設計以八路智力競賽搶答器為基本概念，從實際應用出發(fā),利用電子設計自動化(EDA)技術,用數(shù)字、模擬電子器件設計具有擴充功能的搶答器。該搶答器的設計利用Multisim11完成了原理圖設計和電路仿真，具有數(shù)字顯示、倒計時顯示、編碼譯碼功能，應用效果良好。關鍵詞:電子設計自動化；數(shù)字電子技術；搶答器；仿真八路數(shù)字搶答器課程設計說明書3AbstractResponderisatoolthathasbeenwidelyusedinvariousintelligenceandknowledgecompetitionsoccasions.Thedesigntoeight-wayquizResponderbasicconcepts,fromthepracticalapplication,theuseofelectronicdesignautomation(EDA)technology,withdigital,analogelectronicsdesignextensionoftheansweringdevice.ThedesignoftheResponderuseMultisim11completedtheschematicdesignandcircuitsimulation,withdigitaldisplay,countdownshows,codinganddecodingfunctions,withgoodresults.Keywords:EDA；digitalelectronictechnology；Responder；Simulation八路數(shù)字搶答器課程設計說明書4八路數(shù)字搶答器一、實驗目的通過八路數(shù)字搶答器的設計實驗，要求學生回顧所學數(shù)字電子技術的基礎理論和基礎實驗，掌握組合電路、時序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設計方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、觸發(fā)器、計數(shù)器、單脈沖觸發(fā)器、555電路、譯碼/驅(qū)動電路的應用方法，熟悉掌握時序電路的設計方法。達到數(shù)字實驗課程大綱所要求掌握的基本內(nèi)容。二、設計要求與內(nèi)容在許多比賽活動中，為了準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設置一臺搶答器，通過數(shù)顯、燈光或音響等多種手段指示出第一搶答者。（1）設計制作一個可容納8組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設置一個搶答按鈕供搶答者使用。（2）電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。在主持人系統(tǒng)發(fā)出搶答指令后，若參賽者按搶答開關，則該組指示燈亮并用組別顯示電路顯示出搶答者的組別，同時指示燈(發(fā)光二極管)亮。此時，電路應具備自鎖存功能，使別組的搶答開關不起作用。（3）若超時仍無人搶答，則報警指示燈熄滅。八路數(shù)字搶答器課程設計說明書5三、設計及原理3.1總體方案設計3.1.1設計思路本題的根本任務是準確判斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。實現(xiàn)這一功能可選擇使用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號之后應立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號無效。同時還必須注意，第一搶答信號應該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效。當電路形成第一搶答信號之后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示出組別。在主持人沒有按下開始搶答按鈕前，參賽者的搶答開關無效；當主持人按下開始搶答按鈕后，開始進行30秒倒計時，此時，若有組別搶答，顯示該組別并使搶答指示燈亮表示“已有人搶答”；當計時時間到，仍無組別搶答，則計時指示燈滅表示“時間已到”，主持人清零后開始新一輪搶答。、3.1.2總電路框圖圖3-1總電路框圖八路數(shù)字搶答器課程設計說明書63.2各模塊設計方案及原理說明3.2.1搶答電路此部分電路主要完成的功能是實現(xiàn)8路選手搶答并進行鎖存，同時有相應發(fā)光二極管點亮和數(shù)碼顯示。使用優(yōu)先編碼器74LS148和鎖存器74LS297來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字數(shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：開關S置于清除端時，RS觸發(fā)器的R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標志端0，使之處于工作狀態(tài)。當開關S置于開始時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，CTR=1,RBO=1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR1，使74LS148優(yōu)先編碼工作標志端，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的此時由于仍為CTR1，使優(yōu)先編碼工作標志端1，5所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。只要有一組選手先按下?lián)尨鹌?，就會將編碼器鎖死，不再對其他組進行編碼。通過74LS48譯碼器使搶答組別數(shù)字顯示0-7。如有再次搶答需由主持人將S開關重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。原理圖如下：八路數(shù)字搶答器課程設計說明書7圖3-2搶答模塊原理圖RS觸發(fā)器：1.保持狀態(tài)。當輸入端接入S=R=1的電平時，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Q=1、Q=0，則觸發(fā)器次態(tài)Q=1、Q=0；若基本SR觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)Q=0、Q=1，則觸發(fā)器次態(tài)Q=0、Q=1。即S=R=1時，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。2.置0狀態(tài)。當S=1，R=0時，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為Q=1、Q=0，因R=0，會使Q=1，而Q=1與S=1共同作用使Q端翻轉為0；如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為Q=0、Q=1，同理會使Q=0，Q=1。只要輸入信號S=1，R=0，無論基本SR觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，均會使輸出次態(tài)置