1、1長沙學院數電課程設計說明書題目智力競賽搶答器數顯裝置的設計系（部) )電子與通信工程系專業(yè)（班級）姓名學號指導教師起止日期20122012 5 5 月 2626 至 6 6 月 1 1 日22010 級通信工程專業(yè)課程設計任務書（課題二）系（部）：電子與通信工程系專業(yè)：通信工程學生姓名同組者指導教師課題名稱智力競賽搶答器數顯裝置的設計設計要求及設計參數基本部分： 設計制作一個四路智力搶答器數顯裝置， 能及時顯示搶答者的序號， 可 用 4511BD-5V芯片和一些與門、或門、非門，以及LED 數碼管來設計發(fā)揮部分：了解 4511BD-5V 典型應用，用 4511BD-5V 設計其它電路。設計工

2、作量一周：1、查找資料，根據要求的格式并結合所查資料寫出理論設計方案的全過程，實 驗操作的步驟、數據以及結論。2、學習使用 MultiSim9 軟件，利用 MultiSim9 畫出原理圖并進行仿真。3、學習使用 Protel 軟件，利用 Protel 完成原理圖繪制。進 度安 排起止日期工作內容備注3主要參考資料1、 康華光。電子技術基礎數字部分（第五版）2、 楊欣、王玉鳳、劉湘黔。電路設計與仿真基于Multisim9 與 protel993、 標準集成電路數據手冊 TTL 電路指導教師 簽名年月日系（部）主 管領導意見年月日答辯評委 老師年月日教研室意見年月日4長沙學院課程設計鑒定表姓名學號

3、專業(yè)班級設計題目指導教師指導教師意見：評定等級：教師簽名：日期：答辯小組意見：評定等級：答辯小組長簽名：日期：教研室意見：教研室主任簽名：日期：系（部）意見：系主任簽名：日期：說明課程設計成績分“優(yōu)秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四類；5目錄1. 智力搶答器的數顯裝置電路設計方案 . 61.1 設計任務與要求 . 61.2 設計思路與原理 . 61.21 設計思路 . 61.22 搶答電路及其工作原理 . 61.23 數顯電路 . 71.24 時鐘脈沖源電路 . 81.3 單元電路設計與參數計算 . 81.31 連續(xù)脈沖源計算 . 81.32.電路設計 . 81.33 芯片介紹 . 101

4、.4 Multisim 仿真元器件的選用 . 112 智能搶答器的數顯裝置電路設計與調試 . 122.1 單元電路的設計與調試 . 122.11 搶答單元電路 . 122.12 數顯電路 . 122.13 時鐘脈沖源電路 . 132.2 電路 Multisim 整體仿真結果與調試 . 133 protel 原理圖的繪制 . 154、總結與體會 . 155、參考文獻 . 166智力競賽搶答器數顯裝置的設計摘要：在現代生活中，智力競賽作為一種生動活波的教育形式和方法引起廣大觀眾的極大興 趣。而在競賽中往往分為幾組參加，這里簡單就四路搶答器進行分析。這是針對主持人提出的問題，各組進行搶答，搶答要判斷

5、誰先搶答，為了公正，這要求邏輯電路搶答器作為裁判員。本文介紹采用門電路和74IS175 芯片實現該電路的設計。數字搶答器由 74IS175 芯片和邏輯門實現。當主持人按下開關要求搶答時，只要有人第一個 按下開關，對應的 LED 燈亮，相應的數字顯示屏上顯示對應搶答選手的編號，與此同時， 立即進行鎖存，其他選手按下開關不在起作用，直到主持人再次按下邏輯開關進行清零，然后開始下一輪的搶答。本文介紹了信號發(fā)生器的電路設計和通過Protel99se 和 Multisimll軟件進行實現與仿真的設計思路與過程。本次課程設計中通過 74IS175 芯片以及邏輯門使用Multisim 進行仿真以及使用 pr

6、otel 進行原理圖的繪制。關鍵詞；74ls175 芯片；邏輯門；搶答器；1.智力搶答器的數顯裝置電路設計方案1.1 設計任務與要求1 設計制作一個四路智力搶答器數顯裝置，能及時顯示搶答者的序號。1.2 設計思路與原理1.21設計思路數字式智力搶答器一般包括門控制電路、搶答編碼電路、 譯碼電路、優(yōu)先鎖存電路、數顯電路。其中，門控電路、搶答編碼電路、譯碼電路是核心，用于完成各組搶答信號的識別、 判斷；數顯電路用于顯示搶答的組號優(yōu)先鎖存電路用于判斷、鎖存參賽者的第一個搶答信號并使其他搶答信號無效。功能要求電路設置系統(tǒng)清零和控制開關，因此需要一個門控電路。 其工作原理框如圖 1 所示。71.22搶答

7、電路及其工作原理搶答電路如圖所示8當有人搶答時，假設si 最先搶答，經過 74IS175 后，Q 輸出高電平，LED 會亮，Q 非則輸出低電平，經過74IS20 后，輸出高電平 1，經過 74IS00 后，輸出 0,此時脈沖源與 0 相與，輸出恒定為 1，74IS175 沒有脈沖信號的下降沿，不再工作，因此當有人 先搶答，其他人再搶答沒有效果。1.23數顯電路本電路采用 cd4511 和 7 段數碼管來顯示選手編號，電路如圖所示:-LDS1TINA msIXCWFlSEGASEGBSEGCEEGDEGESEGF1EGGi 3l-ulOEa，122b一:u3fIJ5144fj53s1:DIODI

8、44o1 cic:1t1j1 4TEd4f4511DPY:J：:f:DIOD1*v-cc在本電路中，D5 另一端接 Qi，D6 另一端接 Q2, D7 另一端接 Q3, D8 另一端接 D7。其中 INC接 Q4 端。工作原理是：當有人搶答時，假設si 搶答，LED 燈亮，Q1 端為高電bla9平為 1,疏導 4511 的 7 端,使 7 端為高電平，由于鎖存器的作用， 其他不工作使得 4511 的 1 端和2 端為低電平，輸入為 001，經過 4511 到數字顯示屏顯示為 1。同樣道理，數 字顯示屏可以輸出為 2、3、4。101.24時鐘脈沖源電路本電路采用電阻與邏輯門產生1khz 時鐘脈沖

9、源。如圖所示:1.3 單元電路設計與參數計算1.31連續(xù)脈沖源計算連續(xù)脈沖源圖如上所示：T 1.4RCF=1/T在此令 R=7.413k,c=0.01uf 可得到F 1000hz1.32.電路設計電路由選手開關電路、主持人開關電路、觸發(fā)鎖存電路、時間脈沖電路、搶 答鑒別電路和顯示電路組成。1112單元電路分析(1)(1)選手開關此電路由 4 4 個開關組成，四位搶答者通過開斷各自的開關開關實現搶答，給編碼器輸入高低電平，其中低電平為有效搶答信號。(2)(2) 主持人開關此電路由 1 1 個開關和一個 1k1kQ的電阻組成，主持人通過開斷開關控制整個 電路開合。(3)(3) 觸發(fā)鎖存電路此電路由

10、 4D4D 觸發(fā)器 74LS17574LS175 組成。它具有以下功能：1.1.清零功能( (用集成觸 發(fā)器清除端實現，由主持人輸入手動負脈沖控制) )。2.2.四個搶答鍵控制功能( (有按 鍵實現) )。3 3顯示功能( (用數字邏輯實驗箱中的發(fā)光二極管實現。 4.4.脈沖信號控 制功能。其功能表如下：輸A輸 出RDCPID_|2D3DBDIQ | 2Q3Q4QLI XXxXXLLLLH:tID2D3D4DID2D3D4DHXXXX保 持| H_|LXXX保 持(4)(4)搶答鑒別電路此電路由雙 4 4 輸入與非門 74LS2074LS20 組成，用以鑒別燈的亮與不亮。其內部結構和真值表如下

11、：(5)(5)顯示電路此電路由四個發(fā)光二極管 LEDLED 和四個 200200Q電阻串聯(lián)組成，當哪個選手搶INPUTSOUTPUT iA 5 C D:VJH H H HL X X X棹X L X XHiX X L XHX X X L|H113答到，則其對應的發(fā)光二極管亮1.33芯片介紹74IS175 芯片四上升沿 D 觸發(fā)器 74LS175 引腳圖:片介紹CD4511 是 BCD 鎖存/7 段譯碼器/驅動器，常用的顯示譯碼器件，MAX7219 和他功能差不多。CD4511 引腳功能：BI: 4 腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數碼管都會處于消隱也就是不顯

12、示的狀態(tài)。LE :鎖定控制端，當 LE=O 時，允許譯碼輸出。LE=1 時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在 LE=0 時的數值。LT : 3 腳是測試信號的輸入端，當BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為 1,不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮全部顯示。它主要用來檢測數7 段碼管是否有物理損壞。A1、A2、A3、A4、為 8421BCD 碼輸入端。CP 時鐘輸入端（上升沿有效）CR 清除端（低電平有效）1D4D數據輸入端1Q4Q 輸出端1 Q 4 Q互補輸出端 功能表：23 4567 -HHOdddHMHyCSIQ1Q12-5 g me:二口Jrvs 5111-inpLriftOu

13、tputsClearOackDQorLXXLHHtHHLHTLLHHLXoo11Vccfgabc dx L J1 1Lbi&1413L211 )0CD4&11t231 150 18T1Tr1TTAl A2 CT 51 LE人3MGND14a、b、c、d、e、f、g :為譯碼輸出端，輸出為高電平1 有效。CD4511 的里面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數碼管接口。1.4 Multisim 仿真元器件的選用兀件序號名稱型號主要參數數量備注1觸發(fā)器74IS17514 上升沿觸發(fā)器2邏輯門74IS2014 輸入端與非門3邏輯門74IS0012 輸入端與非門4譯碼器451117

14、 段譯碼器5電源Vcc25v 電源6開關單刀開關5開關7顯示燈LED4顯示燈8二極管RGP10D4二極管9電阻512 歐5電阻10地GND1地162 智能搶答器的數顯裝置電路設計與調試2.1 單元電路的設計與調試2.11搶答單元電路2.12數顯電路-CSDS11INAIXBIKCIKDLE恭LTSEGA2EGBSEGCSEGDER6*7 143kDC111-0 1pFRGP1QDD4RGP10D5120D2MwRGP1OD3J1Si,dX3X半e?B95-4511BD 5V假設 J1 先按下開關時，其他任意人按下開關時186&5VJ1U1LED1RL2VW-5120R3Wv-5120.

15、R45120R5512Q其他的是同樣的道理。X II193 protel 原理圖的繪制4、總結與體會搶答開始時，由主持人清除信號，按下復位開關，所有發(fā)光二極管LEDLED 均熄滅。當主持人宣布“搶答開始”后，首先做出判斷的參賽者立即按下開關，對 應的發(fā)光二極管點亮，同時，通過與非門 F F2送出的信號鎖住其余 3 3 個搶答者的 電路，不再接受其他信號，直到主持人再次清除信號為止。與此同時，數字顯示 屏顯示該搶答者的編號。這樣就成功的進行了搶答。本次課程設計，我成功的完成了設計，課題出來后，主動搜索資料，并整 理資料。我所選的課題由于上實驗課時做過類似的實驗， 所以對我來說相對簡單， 雖然說是

16、已經做過，但是與這個又有不同，不過只是在這電路的基礎上加上數顯 裝置就行，加上 45114511 芯片嚀.I1J11C?L-1 1ABcsilx事血劇家遼IZrT:4廠-EC3Si20進行譯碼輸出顯示數字。在思考后，決定設計搭建電21路，多次搭建后總算成功的完成了設計。接下來進行調試，調試過程中，發(fā)現 LEDLED 燈一直不亮，在詢問老師后發(fā)現是電阻設高了， 導致電流太小， 無法使 LEDLED 燈亮，修改電阻后，LEDLED 燈成功的亮起來了。通過本次課程設計，我進一步加深了對數字電路的理解和認識，我掌握了 四人搶答器的設計與調試， 并再次加深對 multisimmultisim 和 protelprotel 的使用， 培養(yǎng)了自己 獨立動手的能力以及隊友交流的能力， 在此次課程設計中遇到了許多問題， 并通 過和伙伴的討論和咨詢老師成功的解決，這讓我意識到合作交流的重要性。此次 課程設計同樣存在缺點，那就是課程設計的時間過短， 做的匆忙， 有些理論沒能 深刻的理解， 同時這次課程設計停留在理論基礎上， 并未進行實踐驗證