数电课程设计八路抢答器报告.docx
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数电课程设计八路抢答器报告
课程设计（论文）
课程名称：
数字电子技术基础
题目：
基于Multisim的8路抢答器的设计
院（系）：
xx
专业班级：
xx
姓名：
xx
学号：
xx
指导教师：
xx
2010年12月30日
目录
一.设计任务…………………………………………………………2
二.设计方案…………………………………………………………2
三.电路设计…………………………………………………………2
四.整体电路图的仿真测试及性能检测……………………………6
五.收获与心得体会…………………………………………………7
六．参考文献…………………………………………………………8
用Multism软件设计8路抢答器
第一部分设计任务
设计任务及要求
（1）、抢答器同时供8名选手比赛；
（2）、设置一个系统清零和抢答器控制开关，该开关由主持人控制；
（3）、抢答器具有锁存和显示功能，即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示。
第二部分设计方案
1、设计方案分析论证
设计原理:
图
（1）抢答电路原理图
如图
（1）所示为总体方框图。
其工作原理为：
接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器显示0，主持人将开关置“开始”状态，宣布"开始"抢答器工作。
选手开始抢答到抢答完成：
优先判断、编号锁存、编号显示。
当一轮抢答之后，禁止二次抢答。
如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。
第三部分电路设计
1.开关阵列电路
该电路由多路开关所组成，供抢答者使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关J1—J7的代号分别是0、1、2、
6、7，即抢答者的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）。
开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。
如图
（2）
图
（2）开关阵列电路
2．触发锁存电路
当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息。
同时为了防止其它开关随后触发而产生紊乱，让最先产生的输出电平返回来将触发锁存器的电路锁定。
若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到了优先判断的效果。
3．数码显示器
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管。
LED数码管是目前最常用的数字显示器，它分为共阴管和共阳管。
一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。
小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。
LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。
本设计提供的为LED数码管，如图（3）所示。
它显示最先抢答者的相应的代号，方便主持人宣布最先抢答者。
图（3）七段数码管
4.抢答器电路整体图
图（4）8路抢答器完整电路图
抢答器电路如图（4）所示。
该电路完成两个功能：
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；二是禁止其他选手按键操作无效。
工作过程：
开关J置于“清除”端时，RS触发器的
端均为0，5个触发器输出置0，使74LS148的使能端输入端为0，使之处于工作状态。
当开关J置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下J5），74LS148的输出
经RS锁存后,2Q=1,
74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=101，且1Q=0，则经译码显示为“5”。
此外，2Q＝１，使74LS148的使能端输入端为1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时，74LS148的
此时由于仍有2Q＝１，使能输入端为１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。
如有再次抢答需由主持人将J开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。
①优先判决器
优先判决器主要是由74LS148集成优先编码器等组成。
该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端，选通输入端
，选通输出端
和扩展端
。
其功能表如表2所示。
从功能表中可以看出当
＝“0”时，编码器工作，而当
＝“1”时，则不论8个输入端为何种状态，输出端均为“1”，且
端和
端为“1”，编码器处于非工作状态,这种情况被称为输入低电平有效。
如表一所示
表一优先编码器74LS148功能表
②锁存器
RS锁存器是该设计中保证多个开关先后触发而不发生紊乱的重要部分。
用与非门组成的RS锁存器的特性如表二
表二RS锁存特性
Q
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
第四部分整体电路图的仿真测试及性能检测
1、电路的安装调试（仿真）
图（5）8路仿真电路“清零”
2、性能指标测量及记录
图（6）8路抢答器抢答中
当主持人开关J闭合再打开时显示器“清零”如图（5），此时仿真电路处于开始抢答状态，当参赛者闭合J7时显示器显示“6”，如图（6）此时其他选手无论是否抢答显示数字已被锁存不会在改变，要想再次开始，需要主持人按下开关“清零”再按“开始”才能进行下一轮抢答。
3.元器件清单
集成电路74LS1481片，RS触发器74LS2792片，七段数码显像管1片，电阻10个，开关9个
第五部分收获与心得体会
我们这次课程设计是用Multisim软件仿真一个8路抢答器，要求是自己设计电路并能够起到抢答的效果。
首先我安装好软件后参考相关资料熟悉了一下软件，通过学习知道了软件的基本操作后，开始寻找关于抢答器的相关资料了。
经过整理相关的资料画出了抢答器的原理图，整个过程选手开始抢答到抢答完成经过：
优先判断、编号锁存、编号显示。
我们参考资料经过在软件上的连线出现了基本的实验电路框架，结果有点失望，虽然感觉电路没问题，但是不知道什么原因数码管就是没有显示，由于没有做过类似的实验，有点摸不着头脑了，不知道该怎么样才能让数码管出现数字，于是我又开始在网上找资料，阅读关于优先编码器74LS148的相关知识，了解到是使能输入端接错了，于是我尝试了几次终于出现了数字，而且令人兴奋的是可以按照按下开关的编号显示相应的数字了，以为大功告成了，在向老师汇报后，才反应过来电路没有锁存效果啊，按下几就是几那还怎么抢答啊。
于是又开始了改电路，可是找的资料很多，方法也很多很复杂，可是出来的效果一直不怎么好，没办法只好向老师求助，在老师的指导下才知道原来电路没有想的那么复杂。
经过改进电路简单了很多，而且本以为数码管必须接译码器才能显示，没想到RS输出端可以直接接到数码管，这下省去了一个译码器电路减少很多看着也清晰了许多，可是又有一个问题了，那就是换了一个4接口的显像管后（原来8接口1个接地7个直接与译码器对应连接）显示的数字不按顺序了，于是在老师和组员的一起帮助下最后显示成功了。
可是头疼的是电路一直没有锁存效果，试过很多连接都不起作用。
没办法只好找老师指导了，最后在老师的指导下终于完成了。
没想到最后的一个问题竟然是主持人的开关问题，一直以为开关闭合就是开始抢答了，结果开关闭合只是“清零”，再次断开时才是“开始”按钮。
看来以后还是不能不先理解一些基本的知识了，要不然设计不出正确的电路。
还要感谢老师的指导，认真负责的态度，团队的配合这次课设才能顺利完成。
这次课程设计让我受益匪浅学到了很多平时书本中没有的知识，提高了自己的动手能力，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
参考文献
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