電路仿真課程設計--智力競賽搶答器

1、<p><b>　　智力競賽搶答器</b></p><p>　　班級： XXXXXXXXXXXX </p><p>　　姓名： XXXXXXXXX </p><p>　　學號： XXXXXXXXXXX </p><p><b>　　一、實驗目的</b><

2、/p><p>　　1．學習智力競賽搶答器電路的工作原理。</p><p>　　2．學習綜合數(shù)字電子電路的設計、實現(xiàn)和調(diào)試方法。</p><p><b>　　二、實驗內(nèi)容和要求</b></p><p><b>　　1、實驗內(nèi)容</b></p><p>　　設計實現(xiàn)一個可容納四組參賽

3、者的數(shù)字智力競賽搶答器。</p><p><b>　　2、實驗要求</b></p><p>　　每組設置一個搶答按鈕供搶答者使用；電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。在此基礎(chǔ)上再增加計分電路和犯規(guī)電路。</p><p>　　三、智力競賽搶答器電路原理及設計</p><p><b>　　1、設計方案</b

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

5、狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間，警報燈亮，顯示禁止搶答，主持人將開關(guān)置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、警燈提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。</p><p><b>　　2、系統(tǒng)框圖 </b></

6、p><p>　　當主持人宣布開始，定時電路開始秒脈沖電路的作用而進行倒記時，并通過譯碼器在顯示器中顯示。當選手首先按某一開關(guān)鍵時，可通過觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)并鎖存，在輸出端產(chǎn)生相應的開關(guān)電平信息，同時為防止其它開關(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來將觸發(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碼。若有多個開關(guān)同時按下時，則在它們之間

7、存在著隨機競爭的問題，結(jié)果可能是它們中的任一個產(chǎn)生有效輸出。如圖1.</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　3、單元電路設計</b></p><p><b>　?。?）搶答電路 </b></p><p>　　電路如圖所示。該電路完成兩個功能：

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，同時譯碼顯示電路顯示選手編號；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無效。</p><p><b>　　搶答電路</b></p><p>　　其工作原理為：當主持人控制開關(guān)處于“清除”時，D觸發(fā)器的清零端為低電平，使D觸發(fā)器被強制清零，輸入的搶答信號無效。當主持人將開關(guān)撥到“開始”時，D觸發(fā)器Q非端

9、前一狀態(tài)為高電平，四個Q非端與在一起為高電平，再和搶答按鍵信號和借位信號與在一起給D觸發(fā)器的脈沖端，當沒人搶答時，搶答信號為低電平，與門輸出端為低電平給D觸發(fā)器脈沖端，當一有人搶答時，搶答信號為高電平，當有一個人搶答時，與非門U6A輸出高電平，再經(jīng)過非門U7A，輸出低電平，和脈沖信號共同作用，經(jīng)過一個與非門，再到D觸發(fā)器，于是D觸發(fā)器就有不再會有脈沖信號，使得搶答信號經(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不會被接收。這就保證了

10、搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準確性。當選手回答完畢，主持人控制開關(guān)S是搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。再經(jīng)過譯碼器74ls48譯碼，把相應的信號顯示在數(shù)碼管上。 </p><p>　?。?）選手得分控制電路</p><p>　　每個選手搶答到題目后，正確則加10分，不正確不加分，全由后臺控制，因為答題的正確錯誤不定，所以不能用電路自己完全控制，必須用J1開關(guān)控制，每個選手搶

11、到題目后，輸出高電平，和J1開關(guān)輸出信號共同經(jīng)過與非門，共同作用控制加分電路的選通，這樣完成了由一個開關(guān)控制4個選手的加分控制。</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數(shù)器兩片74LS160練級組成一個兩位的十進制的計數(shù)器，每來一個脈沖上升沿會觸發(fā)加1，兩位計數(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，開關(guān)J1相當于一個上升沿的脈沖，和選手的搶答電路的輸出信號共同作用經(jīng)過一個與門，完成對每一組顯示電路的選通。這樣就可以用一個開關(guān)控制每個選手的加分的控制。</p><p><b>　?。?）倒計時電路 </b></p><p>　　節(jié)目主持人通過按鍵來進行搶答倒計時。電路如圖所示。定時9秒，把74LS192對應的9

13、，10，1，15四個端子預置為“1001”。計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路555提供。當復位開關(guān)按下時，給74ls192一個低電平，從而開始倒計時，每來一個脈沖信號進行減計數(shù)一次。當有選手搶答或借位信號時，就使得74ls192的輸入脈沖變成低電平，從而實現(xiàn)倒計時的停止。再按鍵時，再一次倒計時。</p><p><b>　　倒計時電路</b></p><p><b&

14、gt;　?。?）報警功能</b></p><p>　　由上圖可知，當計時器時間到了之后，紅色的警報燈亮，預示禁止搶答。</p><p>　　4、四路搶答器總電路圖 </p><p>　　1）主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。 </p><p>　　2）當參賽選手按動搶答鍵時，相應的警燈會亮

15、，并顯示搶到的選手的號碼，搶答電路和定時電路停止工作。 </p><p>　　3）當設定的搶答時間到，無人搶答時，報警燈亮，禁止搶答，同時搶答電路和定時電路停止工作。 </p><p>　　四、設計過程中的問題和解決辦法</p><p>　?。?）在設計方案時，遇到了信號不能鎖存的問題。經(jīng)過查找資料，了解如何通過D觸發(fā)器的輸出信號來反饋回D觸發(fā)器的脈沖端來進行鎖存。

16、</p><p>　　（2）在仿真時遇到了555不能仿真和沒仿真元件74ls121的問題。通過翻閱書本了解555如何準確使用和上網(wǎng)搜索74ls121的代替元件來解決。</p><p>　　（3）倒計時電路到0的時候信號不能鎖存的問題，經(jīng)過通過與非門和或非門的組合，完成功能。</p><p><b>　　五、心得體會 </b></p>

17、<p>　　這一課程設計使我們將課堂上的理論知識有了進步的了解，并增強了對數(shù)字電子技術(shù)這門課程的興趣。了解了更多電子元件的工作原理，如：74LS121、74LS48、74ls192等。但同時也暴露出我在知識上掌握不足等缺點。其次在此次設計過程中由于我們頻繁的使用一電子設計軟件如：Multisim等，因此使我熟悉了軟件的使用，同時在電腦的電子設計和繪圖操作上有了進一步提高。加上在設計過程中遇到了一些問題，使得我得查找相關(guān)資料