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課程設計報告
課題基於multisim的四路搶答器設計
教師專業 13電氣工程及其自動化
學號姓名2016、4、28
一． 設計題目
二． 主要內容
設計4人數字式競賽搶答器
三． 具體要求
（1）在給定5v直流電源電壓的條件下設計乙個可以容納四組參賽者的搶答器，組成設定乙個搶答按鈕供參賽者使用。
（2）設定乙個系統清零和搶答控制開關k（該開關由主持人控制），當開關k被搶按下時，搶答開始（允許搶答），開啟後搶答電路清零。
（3）搶答器具有乙個搶答訊號的鑑別、鎖存及顯示功能。即有搶答訊號輸入（參賽者的開關中任意乙個開關被按下）時，鎖存相應的編號，並在led數碼管上顯示出來，同時揚聲器發生聲響。此時再按其他任何乙個搶答器開關均無效，優先搶答選手的編號一直保持不變，直到主持人將系統清除為止。
四．進度安排
第一天上午：介紹設計所用**軟體；布置任務，明確課程設計的完整功能和要求。
下午：圖書館查閱資料。
第二天全天：消化課題,了解設計要求，明確被設計系統的全部功能。
第三天全天：確定總體設計方案，畫出系統的原理框圖。
第四天全天：繪製單元電路並對單元電路進行**。
第五天全天：分析電路，對原設計電路不斷修改，獲得最佳設計方案。
第六天上午：完成整體設計並**驗證。
下午：準備課程設計報告。
第七天上午：對課程設計進行現場執行檢查，給出實踐操作成績。
五． 成績評定
成績分為三部分：考勤佔30%，實踐操作佔40%，課程設計報告佔30%
一．設計內容
二．設計目的及要求
1．掌握搶答器的工作原理及其設計方法
2. 學會用multisim10軟體操作實驗內容
3. 掌握設計性試驗的實驗方法
基本要求：
(1) 在給定5v直流電源電壓的條件下設計乙個可以容納四組參賽者的搶答器，每組設定乙個搶答按鈕供參賽者使用。
(2) 設定乙個系統清零和搶答控制開關k（該開關由主持人控制），當開關k被按下時，搶答開始（允許搶答），開啟後搶答電路清零。
(3) 搶答器具有乙個搶答訊號的鑑別、鎖存及顯示功能。即有搶答訊號輸入（參賽者的開關中任意乙個開關被按下）時，鎖存相應的編號，並在led數碼管上顯示出來，同時揚聲器發生聲響。此時再按其他任何乙個搶答器開關均無效，優先搶答選手的編號一直保持不變，直到主持人將系統清除為止。
擴充套件功能：
1．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定。當節目主持人按下「開始」按鈕後，要求定時器立即倒計時，並在顯示器上顯示。
2．參賽選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，並保持到主持人將系統清零為止。
3．如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統封鎖輸入電路，禁止選手超時後搶答，時間顯示器上顯示0。
三．設計思路
四．設計器材及說明
74ls190d為加減法器，~cten端為使能端，~load端為預置端，~u/d接入低電平時為加法器，接入高電平時為減法器,clk為時鐘輸入端，~rco借位端（高電平時）。
74ls175d，4d觸發器~clr清零端，clk為脈衝輸入端
74ls148d，低電平有效的8-3線編碼器。
五．設計原理及過程
圖一如圖1：鎖存電路完成功能：74ls21、74ls20組成控制74ls175脈衝訊號輸入的控制電路，主持人清零後，在搶答時間內，如果有選手搶答，74ls21的輸出端為0，則74ls20的輸入端為0，由於74ls20為與非門，輸出端始終為1，使得clock端無法輸入脈衝訊號，達到鎖存效果，該部分電路鎖存選手的編號，同時封鎖其他選手的編號
圖二圖三
如圖二：為編碼，解碼，顯示電路：鎖存電路對選手編號鎖存後，優先編碼器74ls148晶元立即分辨出搶答者的編號，然後將輸入端編碼譯成8421bcd，數碼管顯示對應搶答者的編號。
同時選手編號對應的led燈亮，蜂鳴器發出短暫響聲（如圖三），提醒主持人。
圖四如圖四：計時電路：74ls190為加/減法器，將輸入端a、d接高電平預置輸入9，即倒計時器從9開始倒計時，主持人清零後，load端接入1，74ls190為減法器，並開始工作，定時器開始倒計時，在規定的時間內（10秒），如果有選手搶答， 74ls20輸入端為0輸出端為1，74ls190脈衝輸入端截止，計時電路停止工作，顯示器顯示搶答剩餘時間，led5不亮。
如果沒有選手搶答，倒數到0後，74ls190輸出端13輸出低電平，同時led5發出藍色光，並控制鎖存脈衝電路，使鎖存電路停止工作，此時即使有選手搶答仍無效。
圖五（靜止時的電路）
圖六（工作時的電路）
如圖六：具體工作過程：若a路先閉合開關，則d1輸入高點平，q1輸出高電平，led1亮，顯示器顯示1，同時1號蜂鳴器發出響聲。
而~q1輸出低電平，接入74ls21，74ls20後，觸發器停止工作。此時如果有其他選手再閉合開關時，由於觸發器不工作，其他選手對應的led燈不亮，蜂鳴器不響，示器上仍顯示為1。74ls148解碼器輸入端q1=0，q2=1，q3=1，q4=1，則74ls148的輸出為100，通過74ls04非閘電路轉換為001，則顯示器顯示1。
六．設計結果與分析
（一） 1、四個選手各有乙個搶答按鍵，各對應乙個指示燈；
2、主持人有控制指示燈和報警聲的復位鍵和允許搶答控制鍵和乙個犯規指示燈，當選手在允許搶答前按開關時，對應的指示燈亮，犯規燈亮，警報聲響。
（二） 除錯過程中遇到的問題、以及改進、除錯的方法
1． 一開始蜂鳴器不響，試過多種方法也響不了，後來發現蜂鳴器的額定電壓和頻率可以編輯，通過改蜂鳴器額定電壓和頻率即可。
2． 在使用74ls190d是數碼管總是從9-0再從9-0迴圈無法停止，後來經過我們在12，13輸出端加入發光二極體測試後發現13埠為借位端，當數字由9-0時13輸出端產生乙個下降沿，我們將其輸入到控制74ls190脈衝訊號的與非門後實現了當數字從9-0後自動停止的初衷，並將13輸出端接入藍色發光二極體，使之成為無人搶答的報警訊號燈，實現了乙個倒計時並報警的功能拓展。
3． 搶答電路有問題，不能實現應有功能，主要是電路導線點錯連線處，通過排查已經解決。
（三） 了解了搶答器的工作原理，而且感覺電路的介面，器件的排布直接影響到整體電路的美觀性、理解性，所以以後設計電路時，要在連線正確的基礎上爭取介面整潔，乾淨。而且感覺電路的介面，器件的排布直接影響到整體電路的美觀性、理解性，所以以後設計電路時，要在連線正確的基礎上爭取介面整潔，乾淨。
七． 設計體會
我們學習了數位電路，對電子技術有了一些了解，但那都是一些理論的東西。通過這次搶答器課程設計，我才把學到的東西與實踐相結合，使我們將課堂上的理論知識有了進步的了解，並增強了對數字電子技術這門課程的興趣。了解了更多電子元件的工作原理。
在這次搶答器設計過程中，更進一步地熟悉了晶元的結構級掌握了各種晶元的工作原理和其具體的使用方法。也鍛鍊了自己的通過檢視相關資料來解決問題的能力。極大程度的節約了耗材，在實際生產活動在實踐中有著十分重要的作用。
在這次試驗中，我對multisim軟體有了更進一步的了解，這是我在以後的學習中更加的得心應手。試驗中借助**軟體不僅可以把課堂裡學到的直接應用，而且還可以把各個知識點祝賀為乙個整體。
在這次時間的過程中學到了一些初技能以外的其他東西，我體會到了學習的樂趣，培養了我獨立思考的能力，激發了我對電路設計的興趣。領略到了別人在處理問題是顯示的優秀品質，更深切的體會到人與人之間的那種相互協調合作的機制，最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性變化。
八． 參考書目
《數字邏輯電路實驗及課程設計指導書》 自編
《電子技術基礎數字部分康華光主編
《基於multisim 10的電子**實驗與設計》 王連英主編
《數位電路課程設計與實驗李維主編
七路搶答器實驗報告
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搶答器電路設計
1 課程設計目的3 2 課程設計內容和要求 2.1設計內容32.2 設計要求3 3 設計方案3 3.1.1 設計電路功能的分析3 3.1.2 方案論證3 3.2 主要晶元介紹4 3.3 搶答電路設計8 3.4 顯示電路設計9 3.5 555 電路設計10 3.6 電源電路10 3.7 時鐘電路10 ...