基于Multisim四路搶答器設(shè)計(jì)

1、基于Multisim四路搶答器設(shè)計(jì)成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 EAD實(shí)訓(xùn)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 課 題 基于multisim的四路搶答器設(shè)計(jì) 教 師 專 業(yè) 13電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 姓 名 2016、4、28一 設(shè)計(jì)題目 基于Multisim四路搶答器設(shè)計(jì)二 主要內(nèi)容設(shè)計(jì)4人數(shù)字式競(jìng)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(shè)計(jì)一個(gè)可以容納四組參賽者的搶答器，組 成設(shè)定一個(gè)搶答按鈕供參賽者使用。 （2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清零和搶答控制開(kāi)關(guān)K（該開(kāi)關(guān)由主持人控制），當(dāng)開(kāi)關(guān)K被搶按下時(shí)，搶答開(kāi)始（允許搶答），打開(kāi)后搶答電路清零。（3）搶答器具有一個(gè)搶答信號(hào)的鑒別、鎖存及顯示功能。即有

2、搶答信號(hào)輸入（參賽 者的開(kāi)關(guān)中任意一個(gè)開(kāi)關(guān)被按下）時(shí)，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)生聲響。此時(shí)再按其他任何一個(gè)搶答器開(kāi)關(guān)均無(wú)效，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持不變，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。四進(jìn)度安排第一天上午：介紹設(shè)計(jì)所用仿真軟件；布置任務(wù)，明確課程設(shè)計(jì)的完整功能和要求。下午：圖書(shū)館查閱資料。第二天全天：消化課題,了解設(shè)計(jì)要求，明確被設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全部功能。第三天全天：確定總體設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出系統(tǒng)的原理框圖。第四天全天：繪制單元電路并對(duì)單元電路進(jìn)行仿真。第五天全天：分析電路，對(duì)原設(shè)計(jì)電路不斷修改，獲得最佳設(shè)計(jì)方案。第六天上午：完成整體設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證。 下午：準(zhǔn)備課程設(shè)計(jì)報(bào)告

3、。第七天上午：對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢查，給出實(shí)踐操作成績(jī)。五 成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)分為三部分：考勤占30%，實(shí)踐操作占40%，課程設(shè)計(jì)報(bào)告占30%基于Multisim四路搶答器設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)內(nèi)容 基于Multisim四路搶答器設(shè)計(jì)二設(shè)計(jì)目的及要求1掌握搶答器的工作原理及其設(shè)計(jì)方法2. 學(xué)會(huì)用Multisim10軟件操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3. 掌握設(shè)計(jì)性試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法基本要求：(1) 在給定5V直流電源電壓的條件下設(shè)計(jì)一個(gè)可以容納四組參賽者的搶答器，每組設(shè)定一個(gè)搶答按鈕供參賽者使用。(2) 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清零和搶答控制開(kāi)關(guān)K（該開(kāi)關(guān)由主持人控制），當(dāng)開(kāi)關(guān)K被按下時(shí)，搶答開(kāi)始（允許搶答），打開(kāi)后搶答電路清零。(3) 搶

4、答器具有一個(gè)搶答信號(hào)的鑒別、鎖存及顯示功能。即有搶答信號(hào)輸入（參賽者的開(kāi)關(guān)中任意一個(gè)開(kāi)關(guān)被按下）時(shí)，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)生聲響。此時(shí)再按其他任何一個(gè)搶答器開(kāi)關(guān)均無(wú)效，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持不變，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。擴(kuò)展功能：1搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定。當(dāng)節(jié)目主持人按下“開(kāi)始”按鈕后，要求定時(shí)器立即倒計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示。2參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。3如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒(méi)有選手搶答，則本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)封鎖輸入

5、電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器上顯示0。三設(shè)計(jì)思路四設(shè)計(jì)器材及說(shuō)明設(shè)計(jì)器材芯片名稱數(shù)量（只）74LS20D四輸入與非門274LS190D加減發(fā)器174LS175N四D觸發(fā)器174LS21N四輸入與門174LS148D8線3線編碼器174LS04D非門3數(shù)碼管2LED RED紅色發(fā)光二極管4LED BLUE藍(lán)色發(fā)光二極管1BUZZER蜂鳴器474LS190D為加減法器，cten端為使能端，LOAD端為預(yù)置端，U/D接入低電平時(shí)為加法器，接入高電平時(shí)為減法器,CLK為時(shí)鐘輸入端，RCO借位端（高電平時(shí)）。74LS175D，4D觸發(fā)器CLR清零端，CLK為脈沖輸入端74LS148D，低電平有效

6、的8-3線編碼器。五設(shè)計(jì)原理及過(guò)程 圖一如圖1：鎖存電路完成功能：74LS21、74LS20組成控制74LS175脈沖信號(hào)輸入的控制電路，主持人清零后，在搶答時(shí)間內(nèi)，如果有選手搶答，74LS21的輸出端為0，則74LS20的輸入端為0，由于74LS20為與非門，輸出端始終為1，使得clock端無(wú)法輸入脈沖信號(hào)，達(dá)到鎖存效果，該部分電路鎖存選手的編號(hào)，同時(shí)封鎖其他選手的編號(hào)。 圖二圖三如圖二：為編碼，譯碼，顯示電路：鎖存電路對(duì)選手編號(hào)鎖存后，優(yōu)先編碼器74LS148芯片立即分辨出搶答者的編號(hào)，然后將輸入端編碼譯成8421BCD，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)搶答者的編號(hào)。同時(shí)選手編號(hào)對(duì)應(yīng)的LED燈亮，蜂鳴器發(fā)出

7、短暫響聲（如圖三），提醒主持人。圖四如圖四：計(jì)時(shí)電路：74LS190為加/減法器，將輸入端A、D接高電平預(yù)置輸入9，即倒計(jì)時(shí)器從9開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，主持人清零后，LOAD端接入1，74LS190為減法器，并開(kāi)始工作，定時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（10秒），如果有選手搶答， 74LS20輸入端為0輸出端為1，74LS190脈沖輸入端截止，計(jì)時(shí)電路停止工作，顯示器顯示搶答剩余時(shí)間，LED5不亮。如果沒(méi)有選手搶答，倒數(shù)到0后，74LS190輸出端13輸出低電平，同時(shí)LED5發(fā)出藍(lán)色光，并控制鎖存脈沖電路，使鎖存電路停止工作，此時(shí)即使有選手搶答仍無(wú)效。圖五（靜止時(shí)的電路）圖六（工作時(shí)的電路）如圖六：具體

8、工作過(guò)程：若A路先閉合開(kāi)關(guān)，則D1輸入高點(diǎn)平，Q1輸出高電平，LED1亮，顯示器顯示1，同時(shí)1號(hào)蜂鳴器發(fā)出響聲。而Q1輸出低電平，接入74LS21，74LS20后，觸發(fā)器停止工作。此時(shí)如果有其他選手再閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，由于觸發(fā)器不工作，其他選手對(duì)應(yīng)的LED燈不亮，蜂鳴器不響，示器上仍顯示為1。74LS148譯碼器輸入端Q1=0，Q2=1，Q3=1，Q4=1，則74LS148的輸出為100，通過(guò)74LS04非門電路轉(zhuǎn)換為001，則顯示器顯示1。六設(shè)計(jì)結(jié)果與分析（一） 1、四個(gè)選手各有一個(gè)搶答按鍵，各對(duì)應(yīng)一個(gè)指示燈；2、主持人有控制指示燈和報(bào)警聲的復(fù)位鍵和允許搶答控制鍵和一個(gè)犯規(guī)指示燈，當(dāng)選手在允許搶答

9、前按開(kāi)關(guān)時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮，犯規(guī)燈亮，警報(bào)聲響。（二） 調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題、以及改進(jìn)、調(diào)試的方法1 一開(kāi)始蜂鳴器不響，試過(guò)多種方法也響不了，后來(lái)發(fā)現(xiàn)蜂鳴器的額定電壓和頻率可以編輯，通過(guò)改蜂鳴器額定電壓和頻率即可。2 在使用74LS190D是數(shù)碼管總是從9-0再?gòu)?-0循環(huán)無(wú)法停止，后來(lái)經(jīng)過(guò)我們?cè)?2，13輸出端加入發(fā)光二極管測(cè)試后發(fā)現(xiàn)13端口為借位端，當(dāng)數(shù)字由9-0時(shí)13輸出端產(chǎn)生一個(gè)下降沿，我們將其輸入到控制74LS190脈沖信號(hào)的與非門后實(shí)現(xiàn)了當(dāng)數(shù)字從9-0后自動(dòng)停止的初衷，并將13輸出端接入藍(lán)色發(fā)光二極管，使之成為無(wú)人搶答的報(bào)警信號(hào)燈，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)倒計(jì)時(shí)并報(bào)警的功能拓展。3 搶答電路有問(wèn)

10、題，不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)有功能，主要是電路導(dǎo)線點(diǎn)錯(cuò)連接處，通過(guò)排查已經(jīng)解決。（三） 了解了搶答器的工作原理，而且感覺(jué)電路的界面，器件的排布直接影響到整體電路的美觀性、理解性，所以以后設(shè)計(jì)電路時(shí)，要在連接正確的基礎(chǔ)上爭(zhēng)取界面整潔，干凈。而且感覺(jué)電路的界面，器件的排布直接影響到整體電路的美觀性、理解性，所以以后設(shè)計(jì)電路時(shí)，要在連接正確的基礎(chǔ)上爭(zhēng)取界面整潔，干凈。七 設(shè)計(jì)體會(huì)我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電路，對(duì)電子技術(shù)有了一些了解，但那都是一些理論的東西。通過(guò)這次搶答器課程設(shè)計(jì)，我才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合，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(shè)計(jì)過(guò)程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)級(jí)掌握了各種芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己的通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的能力。極大程度的節(jié)約了耗材，在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)在實(shí)踐中有著十分重要的作用。 在這次試驗(yàn)中，我對(duì)Multisim軟件有了更進(jìn)一步的了解，這是我在以后的學(xué)習(xí)中更加的得心應(yīng)手。試驗(yàn)中借助仿真軟件不僅可以把課堂里學(xué)到的直接應(yīng)用，而且還可以把各個(gè)知識(shí)點(diǎn)祝賀為一個(gè)整體。 在這次時(shí)間的過(guò)程中學(xué)到了一些初技能以外的其他東西，我體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力，激發(fā)了我對(duì)電路設(shè)計(jì)的興