基于Multisim的路智力竞赛抢答器完整资料.docx

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基于Multisim的路智力竞赛抢答器完整资料

基于Muｌtｉsiｍ１0的4路抢答器

-—《硬件实训》实验报告

　班级：

　组员：

　　　　　　指导老师:

　　时间：

1.设计题目1

2。

课程设计目的1

3。

设计内容和要求1

4.基本设计原理1

５.总体设计框图1

6。

单元电路设计方案和原理说明2

3。

１抢答电路2

３.2发光二极管显示电路3

3．3主持人控制开关电路３

3。

4　控制电路和秒脉冲产生电路5

3。

５定时、译码、显示电路５

3。

6完整电路图6

7.元件清单７

4.电路仿真10

９.心得体会1０

１0.参考文献1１

一、设计题目

四路智力竞赛抢答器

二、课程设计目的

1、培养数字电路的设计能力。

２、掌握抢答器电脑设计方法。

三、设计内容和要求

3。

1　设计内容

⒈设计一个智力竞赛抢答器，可同时供4名选手或４个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、５、6、7、4,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S２、Ｓ3、S4、S5、Ｓ6、S7。

⒉给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。

⒊抢答器具有数据锁存和显示的功能。

抢答开始后，若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存，相应选手的灯亮。

封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

优先抢答选手的信号灯一直亮到主持人将系统清零为止。

4．用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路,画出各单元电路图和总体逻辑框图,正确描述各单元功能,合理选用电路器件,画出完整的电路设计图以及写出设计总结报告。

3。

2设计要求

⒈抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定。

当节目主持人启动“开始"键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。

⒉参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效,定时器停止工作，相应选手的灯亮，显示器上显示抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。

⒊如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效,系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

四、基本设计原理

4路智力竞赛抢答器，当有人按下按钮后，代表他这一组的发光二极管就亮了,同时,别组成员按下按钮时,则不会使自己这一组的灯亮。

要想实现这个目的,我们可以用锁存器或者触发器来实现，因为它们都能存储一位二进制数字。

主持人有一个开始键,当这个键按下时,才会使抢答器正常工作；当这个键弹起时，无论４个选手如何按按钮,他们各自所对的发光二极管都不会亮。

这个开关我们可以用芯片上的清零端或者使能端来实现。

当然，既然是抢答器,就会有时间限制，我们需要一个倒计时器，并且需要将时间显示,我们可以用相关的芯片实现这一功能，具体设计在下面的设计中会有详细的叙述.每次抢答完后,主持人都会将时间重新置数，这一功能也可以通过芯片上的相应端口来实现.

五、总体设计框图

它由主体电路和扩展电路两部分组成。

主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能使代表该选手的发光二极管发光，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答,扩展电路完成定时抢答的功能以及将时间显示出来.

六、单元电路设计方案和原理说明

智力抢答器包括抢答电路，发光二极管显示电路，主持人控制开关电路，控制电路，秒脉冲产生电路，定时、译码、显示电路。

下面对各部分进行详细叙述。

６.１抢答电路

抢答电路的功能有两个：

1、能分辨出选手按按钮的先后,并锁存优先抢答者的编号，供显示电路使用;２、使其他选手的按钮操作无效。

抢答电路包括集成D触发器74LS３７4和4个开关。

374为具有三态输出的四D边沿触发器,且是上跳沿触发的。

当一个脉冲的上升沿到来时，输出Ｑ端的值为相应Ｄ端的值.OC端为使能端,低电平有效,当ＯＣ接高电平时,处于高阻状态，ＯＣ端接低电平时,芯片能够正常工作。

4个D端接4个开关，开关另一端接高电平.CLK端接脉冲信号。

下图即是抢答电路电路图.

　　　　　　图为抢答电路

6。

2发光二极管显示电路

发光二极管显示电路是由4个发光二极管组成,由于在仿真时要观察灯的亮与熄灭，所以用灯来代替一下。

4个灯的一端分别接在74ＬS374的４个Q端,另一端分别接地。

当Q端输出为高电平时，灯就会被点亮,否则就会熄灭。

下图即为发光二极管显示电路。

图为发光二极管显示电路

6．3主持人控制开关电路

主持人控制开关有很多作用,当这个开关弹起时,７4LS374将不工作,并且可以控制译码显示电路的清零和置数功能。

我们先来介绍一下计数器７４ＬS１92的功能。

下图为74LS１9２功能表。

从以上两个图可知,CR端为清零端,当CＲ端为高电平时，输出为低电平；CＲ端为低电平时,芯片可以进行别的功能。

在CR端为低电平的情况下，LD端为低电平时,输出为4个D端上的值,这就是我们所说的置数功能。

在CR为低电平，LＤ为高电平的情况下，CPＵ接脉冲信号，CＰＤ接高电平,此时芯片处于加计数状态;CＰU接高电平,ＣPD接脉冲信号，此时芯片处于减计数状态;ＣPＵ和CＰＤ均接高电平,芯片处于保持的状态.基于对74LS１92的了解,我们可以将清零端和置数端作为主持人控制开关电路的一部分.我们将CR端和LD端分别接两个单刀双掷开关，开关一端接高电平，一端接低电平。

下图即为主持人控制开关电路。

6。

4控制电路、报警电路和秒脉冲产生电路

控制电路是由4个或门组成的。

74LＳ3７4的４个输出端分别接在4个两输入或门的输入端上，每两组的输出有分别接在另一个或门的输出端，最后输出端和脉冲信号接在一个或门的输入端,输出端接在74LS374的脉冲输入端和74LS192的CPD端。

当有一人按下了抢答开关后，所对应的Q端输出为高电平，经过几个或门后，最后输入74LS３74和74ＬS192的脉冲输入端的信号固定为高电平,则我们将脉冲信号锁住了,无论别的抢答开关按下与否，都不会影响结果.这就起到了控制电路的作用。

报警电路中，使用灯来表示，当无人抢答时，指示灯亮.秒脉冲信号产生电路可以通过５5５定时器得以实现，但在此次设计中，我们为了简便，直接用方波电源来实现,将其周期改为1秒即可。

下图为控制电路和秒脉冲产生电路电路图.

　　6。

5定时、译码、显示电路

定时、译码、显示电路是由7４LS4４译码器,74LS19２计数器和七段数码管构成的。

在仿真时我们用的是将译码器和七段数码管集成之后的一个数码管，这样可以使我们在仿真时稍微简单一些。

我们将74ＬS192的四个输入端DCBA端分别接上高电平,低电平,低电平，高电平,则通过译码器在七段数码管上显示９，然后通过减计数，依次减一，当抢答按钮按下时，控制电路将会锁住脉冲信号,因此数码管应该显示当前数字不变.直至下一次抢答时,主持人通过置数重新将其置为９。

下图为定时、译码、显示电路。

６.6完整电路图

七、元件清单

十进制加减计数器　74LS1９2×１

D触发器　　　　74ＬS374×1

电阻器包（RPACK1*４ＳＩＰ）×１

开关　　　　DSWPK_4*1,ＴD＿SW1×3

灯　ＬAMP5v_１ｗ×９

或门　　　74HC３2D_4V×9

示波器　　　　　　　XSＣ1×1

时钟电压源　　　　　　　CLＯCK_VOLTAGＥ×1

非门　　　　7404N×１

数码管　　　　DＣD_HEＸ_YELLOW

四、电路仿真

1、当主持人开关电路的按钮弹起时,即使别的抢答按钮按下时，发光二极管也不会亮。

下图是这种情况的仿真结果

由上图可知,J１2弹起时,虽然J1中的开关3闭合，但是发光二极管仍然是熄灭的，这也证明了上文的结论。

２、当主持人控制开关闭合时,如果有一组已经先将抢答开关按下后，其余的组再将抢答开关按下时，他们所对应的发光二极管也不会亮。

在J１中的开关4先按下的情况下，虽然后面的开关１、6、7也按下了,但是也只有由开关4控制的灯X4亮，而别的灯都没有亮。

这也就证明前文结论的正确。

3、当开始正常抢答后，计数器开始倒计时，当无人抢答时,报警指示灯X9亮,数码管显示当前抢答剩余时间.

４、当开始正常抢答后，计数器开始倒计时,当有人抢答后，数码管上应该显示当前的数字不变,直到主持人在下一个问题时将其重新置数.

J1中开关5按下了，他所对应的灯Ｘ５也亮了，而此时数码管显示为5，并且不再变化了，这也证明了前文结论的正确。

九、心得体会

这一次的课程设计老师，没有限定我们用什么仿真软件,给了我们一定的空间。

常用的仿真软件有三个，分别是pｅｓpicｅ，proteｌ和maｔｌab，这三个软件都各有利弊:

pｅspice的仿真功能比ｐrotｅl强，proｔel主要是焊制电路板的,ｍａtｌab的画图功能很强悍（在做信号与系统实验里有深刻体验）。

在这一次课程设计中,我选择Multiｓｉm仿真软件。

对于Ｍuｌtisim仿真软件，在没用之前，我感觉很难。

首先，这个软件是全英文的，大部分的专业词汇都是我们不认识的,这也增加了我们学习软件的难度，虽然它有汉化的，但很多重要的设置是无法汉化的，自己所需要用的全凭自学。

因此,第一次接触它时说它不难那是假的。

但是，当我们开始用它时，发现他并没有想象中的那么难，其实，我们只需要怎么画图和仿真就行了，至于别的，我们不需要怎么会用，以后有时间自己再学习就可以了。

我到图书馆找了相关的书籍。

经过一番努力地寻找，我终于找到了一本书。

但是，回来一看，我发现这本书所讲的和我用的软件不是一个版本的。

我想啊，虽然不是一个版本,但也应该差不多的,最起码基本功能应该一样。

果然,和我想的一致。

经过一段时间的摸索，我终于学会了画图.我做的题目是4路智力竞赛抢答器，经过一段时间的准备,我终于在软件上画出了相应的图，其中最麻烦的是不知如何接七段数码管,因为接上这个的话，在做仿真时就会出现问题，最后,我决定用四角的数码管来做仿真，这个四脚的是译码器和七段数码管集成的，因此连线方面倒省了我不少事。

就这样，我做出了仿真.

在此我要感谢老师的谆谆教导和同学们的帮助，我相信这十几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发，我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际，证明自己的能力。

十、参考文献

[1］《电子技术基础》（数字部分）　　　　康华光主编　高等教育出版社

[2]《电子技术基础实验》（数字部分）　祁存荣主编　　武汉理工大学出版社

［3］《数字逻辑》　　　　　　　欧阳星明主编华中科技大学出版社

［4］　《数字电子技术》　　　张惠敏主编　　化学工业出版社

［5］《74系列芯片手册》　　　李海主编　　重庆大学出版社

课程设计

题目:

基于ＰLＣ的抢答器设计

姓　名　徐伟学号２01３03120０２4

系（院）电子电气工程学院班级Ｐ1３电气二班

指导教师贲艳波职称副教授

2０1５年　10月２４日

引言

可编程序控制器（PLC）是一种新型的通用的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。

近年来随着科技的飞速发展，ＰＬC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的ＰLC应用系统中，PLＣ往往是作为一个核心部件来使用,仅PLC方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。

PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域，在日常生活中,智能抢答器广泛的应用于各种竞赛和抢答场合.越来越多的抢答器投入市场,可是大部分的抢答器主要采用的是单片机系统;而单片机系统由于稳定性不高，所以我们设想是否可以利用PL