電路仿真課程設(shè)計(jì)--智力競(jìng)賽搶答器

1、<p><b>　　智力競(jìng)賽搶答器</b></p><p>　　班級(jí)： XXXXXXXXXXXX </p><p>　　姓名： XXXXXXXXX </p><p>　　學(xué)號(hào)： XXXXXXXXXXX </p><p><b>　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b><

2、/p><p>　　1．學(xué)習(xí)智力競(jìng)賽搶答器電路的工作原理。</p><p>　　2．學(xué)習(xí)綜合數(shù)字電子電路的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試方法。</p><p><b>　　二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求</b></p><p><b>　　1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)可容納四組參賽

3、者的數(shù)字智力競(jìng)賽搶答器。</p><p><b>　　2、實(shí)驗(yàn)要求</b></p><p>　　每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答者使用；電路具有第一搶答信號(hào)的鑒別和鎖存功能。在此基礎(chǔ)上再增加計(jì)分電路和犯規(guī)電路。</p><p>　　三、智力競(jìng)賽搶答器電路原理及設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)方案</b

4、></p><p>　　搶答器具有鎖存、定時(shí)、顯示和報(bào)警功能。即當(dāng)搶答開(kāi)始后，選手搶答按動(dòng)按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼，同時(shí)用LED數(shù)碼管把選手的編碼顯示出來(lái)，并且開(kāi)始搶答時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，同時(shí)用LED數(shù)碼管把選手的所剩搶答時(shí)間顯示出來(lái)。而在選手按鍵搶答以及搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)到時(shí)的時(shí)候都有報(bào)警以提醒主持人和選手。搶答時(shí)間設(shè)定9秒，時(shí)間到了之后，紅色警報(bào)燈亮。接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止

5、狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間，警報(bào)燈亮，顯示禁止搶答，主持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始”狀態(tài)，宣布“開(kāi)始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、警燈提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。</p><p><b>　　2、系統(tǒng)框圖 </b></

6、p><p>　　當(dāng)主持人宣布開(kāi)始，定時(shí)電路開(kāi)始秒脈沖電路的作用而進(jìn)行倒記時(shí)，并通過(guò)譯碼器在顯示器中顯示。當(dāng)選手首先按某一開(kāi)關(guān)鍵時(shí)，可通過(guò)觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)并鎖存，在輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)關(guān)電平信息，同時(shí)為防止其它開(kāi)關(guān)隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂，最先產(chǎn)生的輸出電平變化又反過(guò)來(lái)將觸發(fā)電路鎖定。然后在譯碼器中譯碼，將觸發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)。最后在顯示電路中顯示出所按鍵選手的號(hào)碼。若有多個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)按下時(shí)，則在它們之間

7、存在著隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，結(jié)果可能是它們中的任一個(gè)產(chǎn)生有效輸出。如圖1.</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　3、單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（1）搶答電路 </b></p><p>　　電路如圖所示。該電路完成兩個(gè)功能：

8、一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖定74LS175的功能真值表即優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示選手編號(hào)；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無(wú)效。</p><p><b>　　搶答電路</b></p><p>　　其工作原理為：當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)處于“清除”時(shí)，D觸發(fā)器的清零端為低電平，使D觸發(fā)器被強(qiáng)制清零，輸入的搶答信號(hào)無(wú)效。當(dāng)主持人將開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”時(shí)，D觸發(fā)器Q非端

9、前一狀態(tài)為高電平，四個(gè)Q非端與在一起為高電平，再和搶答按鍵信號(hào)和借位信號(hào)與在一起給D觸發(fā)器的脈沖端，當(dāng)沒(méi)人搶答時(shí)，搶答信號(hào)為低電平，與門(mén)輸出端為低電平給D觸發(fā)器脈沖端，當(dāng)一有人搶答時(shí)，搶答信號(hào)為高電平，當(dāng)有一個(gè)人搶答時(shí)，與非門(mén)U6A輸出高電平，再經(jīng)過(guò)非門(mén)U7A，輸出低電平，和脈沖信號(hào)共同作用，經(jīng)過(guò)一個(gè)與非門(mén)，再到D觸發(fā)器，于是D觸發(fā)器就有不再會(huì)有脈沖信號(hào)，使得搶答信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器觸發(fā)鎖存從而使得其他選手按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。這就保證了

10、搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)選手回答完畢，主持人控制開(kāi)關(guān)S是搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。再經(jīng)過(guò)譯碼器74ls48譯碼，把相應(yīng)的信號(hào)顯示在數(shù)碼管上。 </p><p>　?。?）選手得分控制電路</p><p>　　每個(gè)選手搶答到題目后，正確則加10分，不正確不加分，全由后臺(tái)控制，因?yàn)榇痤}的正確錯(cuò)誤不定，所以不能用電路自己完全控制，必須用J1開(kāi)關(guān)控制，每個(gè)選手搶

11、到題目后，輸出高電平，和J1開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)共同經(jīng)過(guò)與非門(mén)，共同作用控制加分電路的選通，這樣完成了由一個(gè)開(kāi)關(guān)控制4個(gè)選手的加分控制。</p><p><b>　　得分控制電路</b></p><p>　　其工作原理為：每位選手的得分顯示電路的主要電路用計(jì)數(shù)器兩片74LS160練級(jí)組成一個(gè)兩位的十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，每來(lái)一個(gè)脈沖上升沿會(huì)觸發(fā)加1，兩位計(jì)數(shù)數(shù)碼管后面加一位始終為0的

12、數(shù)碼管，完成每次加十分的功能。四位選手用四組電路組成，開(kāi)關(guān)J1相當(dāng)于一個(gè)上升沿的脈沖，和選手的搶答電路的輸出信號(hào)共同作用經(jīng)過(guò)一個(gè)與門(mén)，完成對(duì)每一組顯示電路的選通。這樣就可以用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制每個(gè)選手的加分的控制。</p><p><b>　　（3）倒計(jì)時(shí)電路 </b></p><p>　　節(jié)目主持人通過(guò)按鍵來(lái)進(jìn)行搶答倒計(jì)時(shí)。電路如圖所示。定時(shí)9秒，把74LS192對(duì)應(yīng)的9

13、，10，1，15四個(gè)端子預(yù)置為“1001”。計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路555提供。當(dāng)復(fù)位開(kāi)關(guān)按下時(shí)，給74ls192一個(gè)低電平，從而開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，每來(lái)一個(gè)脈沖信號(hào)進(jìn)行減計(jì)數(shù)一次。當(dāng)有選手搶答或借位信號(hào)時(shí)，就使得74ls192的輸入脈沖變成低電平，從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)的停止。再按鍵時(shí)，再一次倒計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　倒計(jì)時(shí)電路</b></p><p><b&

14、gt;　　（4）報(bào)警功能</b></p><p>　　由上圖可知，當(dāng)計(jì)時(shí)器時(shí)間到了之后，紅色的警報(bào)燈亮，預(yù)示禁止搶答。</p><p>　　4、四路搶答器總電路圖 </p><p>　　1）主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。 </p><p>　　2）當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，相應(yīng)的警燈會(huì)亮

15、，并顯示搶到的選手的號(hào)碼，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。 </p><p>　　3）當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，報(bào)警燈亮，禁止搶答，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。 </p><p>　　四、設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題和解決辦法</p><p>　　（1）在設(shè)計(jì)方案時(shí)，遇到了信號(hào)不能鎖存的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)查找資料，了解如何通過(guò)D觸發(fā)器的輸出信號(hào)來(lái)反饋回D觸發(fā)器的脈沖端來(lái)進(jìn)行鎖存。

16、</p><p>　?。?）在仿真時(shí)遇到了555不能仿真和沒(méi)仿真元件74ls121的問(wèn)題。通過(guò)翻閱書(shū)本了解555如何準(zhǔn)確使用和上網(wǎng)搜索74ls121的代替元件來(lái)解決。</p><p>　?。?）倒計(jì)時(shí)電路到0的時(shí)候信號(hào)不能鎖存的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)通過(guò)與非門(mén)和或非門(mén)的組合，完成功能。</p><p><b>　　五、心得體會(huì) </b></p>

17、<p>　　這一課程設(shè)計(jì)使我們將課堂上的理論知識(shí)有了進(jìn)步的了解，并增強(qiáng)了對(duì)數(shù)字電子技術(shù)這門(mén)課程的興趣。了解了更多電子元件的工作原理，如：74LS121、74LS48、74ls192等。但同時(shí)也暴露出我在知識(shí)上掌握不足等缺點(diǎn)。其次在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中由于我們頻繁的使用一電子設(shè)計(jì)軟件如：Multisim等，因此使我熟悉了軟件的使用，同時(shí)在電腦的電子設(shè)計(jì)和繪圖操作上有了進(jìn)一步提高。加上在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，使得我得查找相關(guān)資料