八路數(shù)字搶答器課程設(shè)計(jì)說明書1目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.錯(cuò)誤!未定義書簽。摘要.2Abstract.3一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4二、設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容.4三、設(shè)計(jì)及原理.53.1總體方案設(shè)計(jì).53.1.1設(shè)計(jì)思路.53.1.2總電路框圖.53.2各模塊設(shè)計(jì)方案及原理說明.63.2.1搶答電路.63.2.2倒計(jì)時(shí)電路.10四、電路仿真.114.1搶答電路.114.2倒計(jì)時(shí)電路.13五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析.15六、收獲、體會(huì)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(xiàn).23八路數(shù)字搶答器課程設(shè)計(jì)說明書2摘要搶答器作為一種工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競賽場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)以八路智力競賽搶答器為基本概念，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù),用數(shù)字、模擬電子器件設(shè)計(jì)具有擴(kuò)充功能的搶答器。該搶答器的設(shè)計(jì)利用Multisim11完成了原理圖設(shè)計(jì)和電路仿真，具有數(shù)字顯示、倒計(jì)時(shí)顯示、編碼譯碼功能，應(yīng)用效果良好。關(guān)鍵詞:電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化；數(shù)字電子技術(shù)；搶答器；仿真八路數(shù)字搶答器課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)說明書4八路數(shù)字搶答器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^八路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生回顧所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，掌握組合電路、時(shí)序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設(shè)計(jì)方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、單脈沖觸發(fā)器、555電路、譯碼/驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用方法，熟悉掌握時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法。達(dá)到數(shù)字實(shí)驗(yàn)課程大綱所要求掌握的基本內(nèi)容。二、設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容在許多比賽活動(dòng)中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺(tái)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(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納8組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答者使用。（2）電路具有第一搶答信號(hào)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(guān)，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(shí)指示燈(發(fā)光二極管)亮。此時(shí)，電路應(yīng)具備自鎖存功能，使別組的搶答開關(guān)不起作用。（3）若超時(shí)仍無人搶答，則報(bào)警指示燈熄滅。八路數(shù)字搶答器課程設(shè)計(jì)說明書5三、設(shè)計(jì)及原理3.1總體方案設(shè)計(jì)3.1.1設(shè)計(jì)思路本題的根本任務(wù)是準(zhǔn)確判斷出第一搶答者的信號(hào)并將其鎖存。實(shí)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(hào)之后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號(hào)無效。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號(hào)應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效。當(dāng)電路形成第一搶答信號(hào)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(guān)無效；當(dāng)主持人按下開始搶答按鈕后，開始進(jìn)行30秒倒計(jì)時(shí)，此時(shí)，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(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，仍無組別搶答，則計(jì)時(shí)指示燈滅表示“時(shí)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(shè)計(jì)說明書63.2各模塊設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)8路選手搶答并進(jìn)行鎖存，同時(shí)有相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)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(gè)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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?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(guān)S置于清除端時(shí)，RS觸發(fā)器的R、S端均為0，4個(gè)觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于開始時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時(shí)（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(biāo)志端，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)，74LS148的此時(shí)由于仍為CTR1，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端1，5所以74LS148仍處于禁止?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。只要有一組選手先按下?lián)尨鹌?，就?huì)將編碼器鎖死，不再對(duì)其他組進(jìn)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(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。原理圖如下：八路數(shù)字搶答器課程設(shè)計(jì)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(dāng)輸入端接入S=R=1的電平時(shí)，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(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。2.置0狀態(tài)。當(dāng)S=1，R=0時(shí)，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為Q=1、Q=0，因R=0，會(huì)使Q=1，而Q=1與S=1共同作用使Q端翻轉(zhuǎn)為0；如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為Q=0、Q=1，同理會(huì)使Q=0，Q=1。只要輸入信號(hào)S=1，R=0，無論基本SR觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)使輸出次態(tài)置