基于Multisim四路抢答器实验报告
基于Multisim的四路抢答器实验报告 本文关键词：实验，报告，抢答器，Multisim
基于Multisim的四路抢答器实验报告 本文简介：课程设计说明书课程名称：数字电子技术课程设计题目：四路抢答器《四路抢答器》实验报告一、设计任务与要求1．当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号。；2．电路具有定时功能。要求回答问题的时间≤30秒（显示为29~00），时间显示采用倒计时方式。当达到
基于Multisim的四路抢答器实验报告 本文内容：
课程设计说明书
课程名称：
数字电子技术课程设计
题
目：
四路抢答器
《四路抢答器》实验报告
一、设计任务与要求
1．
当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号。；
2．电路具有定时功能。要求回答问题的时间≤30秒（显示为29~00），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响提示。
3．具有计分功能。每组参赛者起始分为100分，抢答后由主持人计分，答对1次加10分，否则减去10分
4．在复位状态下台号数码管不作任何显示（灭灯）。
提高要求：
5．答题时间还剩5s时，每秒发出提示声音。
二、方案设计与论证
本电路系统大致可分为三个模块：1、选手抢答模块；2、计时模块；3、选手计分模块。其中选手抢答模块必须要实现“锁存”功能以正确实现“抢答”功能。计时模块应与抢答模块相互联系。计分模块由主持人控制即可。
方案一：电路的总原理框图如下：
抢答电路部分选用74LS148优先编码器、74LS279RS锁存器、74LS48数码管译码器与共阴极7段数码管组成。该电路主要完成三个功能：1、识别优先按下抢答键的选手并将其译码后显示在数码管上；2、在最先按下抢答键的选手按下的同时将74LS148锁闭，禁止其他选手抢答，以实现锁存的目的；3、在选手按下抢答键的同时给计时电路发送开始计时信号。
计时部分选用两片74LS192可逆计数器、一个秒脉冲信号源、一个蜂鸣发声器以及若干逻辑门组成。该电路主要完成三个功能：1、在接收到抢答电路部分的抢答信号后即开始向74LS192发送计时信号；2、在倒计时到仅剩五秒开始每秒发出警报；3、在倒计时到00时停止计时并关闭蜂鸣发声器发出声响；
分数控制部分选用两片74LS192可逆计数器、单脉冲源及数码管构成。该电路主要完成对选手分数的加减控制功能。该部分电路共有三个按键，分别为：分数复位、加分与减分键。均由主持人控制。
三、单元电路设计与参数计算
1、抢答电路设计
设计电路如图1所示。电路选用优先编码器
74LS148
和锁存器
74LS279
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。
图1
工作过程：
74LS148芯片的D0~D7输入端在系统上电时全部接入高电平1。此时其输出端A0~A2均为高电平，GS端亦为高电平。由于四个RS锁存器的S端分别接入A0~A2与Gs端，故，此时四个RS锁存器的S端亦全为高电平。同时，由于该系统在上电时Q端默认输出为高电平，而上方的RS锁存器的Q1又接入四片RS锁存器的R输入端。经查74LS279的真值表（如图2）可知该系统在上电时所有Q输出端将保持原态不变，即保持为高电平状态。而该原理图上方的复位键为主持人按下的按键，在此键被按下的同时，四个RS锁存器的R输入端全部被置为低电平。经查真值表可知，此时所有Q输出端均被置为低电平，相应地，74LS148的使能端EI端亦被置为低电平，此时，74LS148处于接受输入信号状态，选手随时可以开始抢答。我们还注意到，74LS48的数码管使能端亦被接入上方RS锁存器的2Q1信号，在主持人按下复位按键后，数码管的显示亦被断开。预示着此时数码管正处于等待输入编码状态。当有选手首先按下抢答按键时，74LS148的其中一个输入端被拉为低电平，输出端A0~A2输出相应的编码，经RS锁存器锁存后送入数码管译码器中。同时，该RS锁存器还是在第一个选手按下抢答键的同时74LS148即被锁定不再接受数据的输入，真正实现了抢答这一功能。之后再经电阻降压后送入数码管中显示出来。这就是整个抢答电路模块的工作过程与原理。
2、
计时模块电路设计
该四路抢答器系统定时模块时长默认设定为30S。选手需要在这30S内作出回答。该定时电路模块选用的是两片74LS192可逆计数器与若干逻辑门以及秒脉冲信号源等。其电路设计图如图3：
图3
工作过程：
此模块与抢答模块有关联。在选手按下抢答键的同时，74LS148的Gs端的低电平就使得两片可逆计数器置数为30的状态，并同时停止计数器的清零信号，使得秒脉冲信号源开始给192芯片正常供应信号，此时，30S的倒计时开始，选手必须在这30S内作出回答。下方的若干个逻辑门的作用则是用以判断数码管的当前数值状态。当数码管显示01~05这几个状态时则蜂鸣器会发出警报音。当数码管显示00时则停止蜂鸣器的鸣音且断开秒脉冲信号源向两片192可逆计数器芯片供应的秒脉冲信号。此即为整个倒计时电路模块的原理及工作过程。
3、
计分电路设计：
整个四路抢答器系统中此模块为最简单的模块。仅由两片74LS192与数码管构成。其电路设计图如图4所示。
图4
工作过程：
在该系统上电时，由于信号的细微延迟可能会导致数码管显示不正常，故，在上电后将由稍延时的单脉冲信号负责为所有数码管进行一次清零操作。清零后由主持人按下分数复位键为每位选手赋初始分数值100分。之后再根据选手的回答情况判断加分或者是扣分的操作。其最小分值为10分。整个系统电路图中，数该模块最为简单。
四、总电路工作原理及元器件清单
1．总原理图
总电路原理图如图5所示：
图5
2．
电路完整工作过程描述（总体工作原理）
74LS148芯片的D0~D7输入端在系统上电时全部接入高电平1。此时其输出端A0~A2均为高电平，GS端亦为高电平。由于四个RS锁存器的S端分别接入A0~A2与Gs端，故，此时四个RS锁存器的S端亦全为高电平。同时，由于该系统在上电时Q端默认输出为高电平，而上方的RS锁存器的Q1又接入四片RS锁存器的R输入端。经查74LS279的真值表可知该系统在上电时所有Q输出端将保持原态不变，即保持为高电平状态。而该原理图上方的复位键为主持人按下的按键，在此键被按下的同时，四个RS锁存器的R输入端全部被置为低电平。经查真值表可知，此时所有Q输出端均被置为低电平，相应地，74LS148的使能端EI端亦被置为低电平，此时，74LS148处于接受输入信号状态，选手随时可以开始抢答。我们还注意到，74LS48的数码管使能端亦被接入上方RS锁存器的2Q1信号，在主持人按下复位按键后，数码管的显示亦被断开。预示着此时数码管正处于等待输入编码状态。当有选手首先按下抢答按键时，74LS148的其中一个输入端被拉为低电平，输出端A0~A2输出相应的编码，经RS锁存器锁存后送入数码管译码器中。同时，该RS锁存器还是在第一个选手按下抢答键的同时74LS148即被锁定不再接受数据的输入，真正实现了抢答这一功能。之后再经电阻降压后送入数码管中显示出来。这就是整个抢答电路模块的工作过程与原理。
在选手按下抢答键的同时，74LS148的Gs端的低电平就使得两片可逆计数器置数为30的状态，并同时停止计数器的清零信号，使得秒脉冲信号源开始给192芯片正常供应信号，此时，30S的倒计时开始，选手必须在这30S内作出回答。下方的若干个逻辑门的作用则是用以判断数码管的当前数值状态。当数码管显示01~05这几个状态时则蜂鸣器会发出警报音。当数码管显示00时则停止蜂鸣器的鸣音且断开秒脉冲信号源向两片192可逆计数器芯片供应的秒脉冲信号。此即为整个倒计时电路模块的原理及工作过程。
在该系统上电时，由于信号的细微延迟可能会导致数码管显示不正常，故，在上电后将由稍延时的单脉冲信号负责为所有数码管进行一次清零操作。清零后由主持人按下分数复位键为每位选手赋初始分数值100分。之后再根据选手的回答情况判断加分或者是扣分的操作。
3．元件清单
5、
仿真调试与分析
结论与心得
七、参考文献
[1]
李继凯《数字电子技术基础及应用》
科学出版社