数字电路课程设计带仿真.docx
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数字电路课程设计带仿真
数字电路课程设计
课题名称数字抢答器的设计姓名
学号学院专业
2009年04月7日
数字抢答器的设计
数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。
通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。
经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。
1基本功能
1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0~S7表示。
2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
3.抢答器具
有锁存与显示功能。
即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显
示，同时扬声器发出报警声响提示。
选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号
一直保持到主持人将系统清除为止。
4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。
当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
1.实验设计及原理
）总体方案设计设计思路
1）本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。
实现这一功能可用触发器或锁存器等。
在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。
同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效，否则应视为提前抢答而犯规。
2）当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答
者的组别，也可以用发光二极管直接指示出组别。
还可以用鉴别出的第一抢答信号控制一个具有两种工作频率交替变化的音频振荡器工作，使其推动扬声器发出两态笛音音响，表示该题抢答有效。
3）计分电路可采用2位7段数码管显示，由于每
次都是加或减10分，故个位总保持为零，只要十位和百位作加/减计数即可，可采用两级十进制加/减计数器完成。
4）在主持人没有按下开始抢答按钮前，若有人提前抢答，则鸣喇叭嘟---”表
示有组别提前抢答；当主持人按下开始抢答按钮后，开始进行30秒倒计时，此
时，若有组别抢答，显示该组别并伴有嘀-嘟”的双音音响持续2-3s;当计时时间
到，仍无组别抢答，则会发出嘀---”的声音，主持人清零后开始新一轮抢答。
总
电路框图
）各模块设计方案及原理说明
1）抢答电路
此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。
利用74LS148优先编码器对所有组别进行抢答时的输入信号进行编码，将输
出结果输入四个RS触发器进行信号保持，同时利用的返回值控制74LS148优先编
码器的使能端，即只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他
组进行编码。
通过74LS283加法器使抢答组别数字显示1-8，清零时显示9.另外,将通过加法器的输出信号输入74LS42译码器，使抢答组别对应在输出端产生低电平从而使相应的发光二极管点亮。
原理图如下：
2）加减法计数电路
此部分电路主要完成的功能是实现每一组的加减记分功能。
利用两片
74LS193加减计数器分别实现加数和减数功能。
即当按下加（减）按钮时，进行数字加（减）运算，即控制up与down端的电位。
再用两片74LS85比较器完成清零和进位。
需要用74LS283加法器实现个位数的数码显示。
原理图如下：
3）倒计时电路
此部分电路主要完成的功能是当主持人按下开始抢答按钮后，进行30s倒计
时，到Os时喇叭发出嘀---”的声音。
首先用555定时电路产生秒振荡频率，控制74LS193加减计数器的down输入端，按秒频率减数。
利用一片74LS85比较器控制高位减法，另
一片74LS85比较器完成当计时器显示Os时使另一个555定时电路产生振荡，放大后可推动喇叭发声。
原理图如下：
4）抢答信号发声电路
此部分电路主要完成的功能是在选手按下抢答器后发出嘀-嘟”的双音音响并
持续2-3s。
选手按下抢答器后会使74LS195移位寄存器开始移位。
可以使用倒计时电路中的555定时电路产生的秒振荡频率来控制移位速度，使发声时间保持2-3s。
移
位寄存器的输出端分别控制两个不同参数的555振荡电路，发出不同频率的响声，
即嘀-嘟”的双音音响。
原理图如下：
5语音信号的放大输出电路
此部分电路主要完成的功能是将555定时电路产生的高低电平以语音信号输出
将两个555定时电路的out端通过或门后输入进三极管进行放大。
原理图如下：
2.电路仿真1）抢答电路仿真
第五路抢答器抢答后的显示，同时对应的发光二极管发光，如下图:
2）加减法计数电路
通过加减计数调节到数字11（下面是高位），如下图:
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3）倒计时电路
在倒计时过程中555定时电路不工作（下面是高位），无输出波形,
如下图:
当倒计时显示00时，555定时电路开始振荡，如下图:
4）抢答信号发声电路
当74195工作即支持人按下开始抢答开关，有两个不同频率的波形输出，如下
图:
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3.实验结果及分析
在完成各个部分的实验设计仿真后，就需要将各部分连接起来由于都是由抢答信号控制，所以只需要将抢答信号输出，作为其他电路的控制源。
具体的过程是将显示组别前的二进制码输入有预置的7485比
较器，输出比较结果的高低电平来启动犯规电路、抢答发声电路。
同时，主
持人有两个开关，分别控制组别的清零和倒计时电路的开启。
最后一级是语音信
号的放大输出。
4.元件清单8线一3线优先编码器74LS148译码器加减计数器比较器加法器四2输入与非门非门显示译码器555振荡器共阳数码管74LS4274LS19374LS8574LS28374LS0074LS0474LS471个1个4个5个3个3个2个5个3个5个其他：
50K、100K电阻、0.01u电容、0.047u电容、100u电容若干，开关若干，导线，锡丝。
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