八路抢答器-multisim

电子线路课程设计报告--数字部分设计题目多路抢答器设计姓名：王诗晴学号：201300800640学院：机电与信息工程学院专业：通信工程年级2013级2016年7月12日1总体方案论证1.1题目分析1.基本功能⑴预计抢答器可以同时供8名选手使用，他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。⑵给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。⑶抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外要封存输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到系统清零为止。2.扩展功能⑴抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定，档节目主持人按下“开始”按钮后，要求定时器立即倒计时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂声响，声响持续0.5S左右。⑵参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。⑶如果定时抢答时间已到，去没有选手抢答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封存输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。1.2总体方案设计抢答器基本原理框图如下图所示：抢答者按下抢答按钮后，启动锁存电路，锁存最先抢答者抢答成功的状态，并阻止其他选手的抢答，并且在锁存器和抢答按钮之间增加了优先编码器，避免了多路的抢答信号同时被锁存，编码器编码出错，下一级译码显示电路不能显示抢答结果的情况。译码显示电路将抢答的结果译码显示出来。清零按钮按下后，电路复位回初始状态后，可以进行下一轮的抢答。2硬件设计说明该电路由抢答电路、定时电路及声响电路三部分构成。3设计关键问题及说明电路抢答部分选用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。定时电路主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数由两个74LS90构成的计数器实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在七段数码显示管上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。声响电路主要由单稳态触发器SN74121和蜂鸣器组成。电路图中的DCD_BARGRAPH作用是仿真时能看到蜂鸣器两端电压的高低，用于辨别蜂鸣器是否发出声音。4调试问题、结果记录及分析4.1调试问题1.一开始，刚连接完抢答电路发现已经占了工作区的一多半，经了解工作区是可以更改大小的，于是将其加大了才得以放下整个电路。2.74LS148和74LS192、74LS279等片子都分后缀带N和D的两种，一开始不懂它们什么区别，经查找资料了解到它们逻辑上没有差别，N和D的差别主要指芯片封装材料的差别，N指标准塑料封装，D指塑料小外形封装。3.电路连接完毕开始仿真时发现数码管不显示数字，发现一开始没有注意到共阴极（CK）和共阳极（CA）数码管的符号区别，连成了共阴极数码管，改用共阳极数码管后问题解决。4.一开始蜂鸣器不能报警，检查发现没有更改蜂鸣器的额定电压，将电压改小后可以工作。4.2结果记录与分析开始运行的初始界面：按下开关S，主持人通过按压Sa开关手动设定倒计时10s：打开开关S，倒计时开始，按下开关S2，2号选手抢答，电路被锁定：无人抢答，倒计时完毕后停止在00：5设计收获及心得1.整机电路设计时应该先整体进行分析，把握整个电路需要实现什么样的功能，要有额外的什么条件，先要从整体上把握总的纲要，然后在具体问题具体分析，要实现这些要求需要哪些功能的电路，要完成电路连接有需要什么样的元器件，再把每个功能的电路连在一起形成整机电路。2.进行连接时要仔细严谨，整体设计也要是保持整体结构的整洁美观，如果线路太乱会影响检查电路。3.调试时检查错误时，要一部分一部分的检查调试，每个元器件的引脚都有很多，要理清它们的引脚图在进行连接，一定要仔细严谨，不可急躁。4.系统看起来也没什么复杂性，当了解所有芯片的作用和功能的时候发现自己所学的知识并不是很好，理解掌握的不够，实际设计的时候也发现自己有很多不足之处，还需继续学习。参考资料1)电子线路设计*实验*测试（第五版）\罗杰、谢自美主编北京：电子工业出版社2015年2)电子线路综合设计实验教程\刘鸣主编天津：天津大学出版社2008年