智能抢答器的设计(2)

I0~I7的其中之一有信号时，YEX＝0。I0~I7各输入端的优先顺序为：I7级别最高，I0级别最低。如果I7＝0（有信号），则其它输入端即使有输入信号，均不起作用，此时输出只按I7编码，Y2Y1Y0＝000。优先编码被广泛用于计算机控制系统中，当有多个外设申请中断时，优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。

表1 74LS148真值表

输 入 输 出 3.译码显示电路模块

Is 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I0 X I1 X I2 X I3 X I4 X I5 X I6 X I7 X Y2 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 Y1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 Y0 YEX Ys 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 X X X X X X X 1 X X X X X X 1 X X X X X 1 X X X X 1 X X X 1 X X 1 X 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

图4 译码显示电路

二进制译码器是将输入的二进制代码的各种状态按特定含义翻译成对应输出信号的电路。也称为变量译码器。若输入端有n位，代码组合就有2n个，当然可译出2n个输出

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信号。

显示译码器由译码输出和显示器配合使用，最常用的是BCD七段译码器。其输出是驱动七段字形的七个信号，常见产品型号有74LS48、74LS47等。

字符显示器：分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而LED数码显示器是最常见的。通常有红、绿、黄等颜色。LED的死区电压较高，工作电压大约1.5~3V，驱动电流为几十毫安。74LS47译码驱动器输出是低电平有效，所以配接的数码管须采用共阳极接法；而74LS48译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采用共阴极接法。使用时，共阴极接地，7个阳极a~g由相应的BCD七段译码器来驱动。 4.脉冲电路模块

图5 555计时器电路图

由于本电路需要计时器，所以由555芯片构成周期为1秒的多谐振荡器。原理图如图5所示。其中由555芯片构成的多谐振荡器，振荡频率为：

fo?1/(R5?2R6)*C2*ln2?1.43/(R5?2R6)*C2

要使周期为1秒，那么频率也为1Hz，人为设定电阻R5，R6为40kΩ，电容C2的值为10μF。这样多谐振荡器的周期就近似为1秒。

四、性能的测试

1.脉冲电路的测试

如表2所示，该脉冲信号输出波形为周期（T）=1s，频率（f）=1Hz的脉冲。

表2 脉冲电路测试数据表

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R5值(kΩ) 40 R6值(kΩ) 40 C2值(μF) 10 频率（Hz） 1 周期(s) 1

图6 脉冲电路周期

2.抢答电路测试

图7 抢答电路测试

经测试，当选手3在规定时间内率先抢答时，LED数码管显示3。 3.电路整体性能测试

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图8 整体电路测试

对电路的整体测试结果完全符合实验最初设计要求，电路设计连接成功。

五、结论

接通电源，主持人将开关打到预置端，倒计时数码管显示30，此时选手按下抢答按键，抢答无效。当主持人拨动开关后，倒计时电路开始从30秒倒数，8路触点开关处于待命状态。这时若有选手按下所在开关（抢答），抢答电路显示选手所在编码（0～7），倒计时电路停止计时，同时其他选手所在的开关被锁定，抢答无效。如果30秒倒计时结束后仍无人抢答，LED灯熄灭，倒计时电路锁定为00，抢答不再有效。

如果想进行下一轮的抢答，这时只需主持人重新将开关打到预置段，整个电路全部回到初态。

六、性价比

本实验设计电路结构十分简单，进过查询资料和商家的报价，了解到元器不但件价格

十分低廉，而且易获取，所有的材料的价格总和不到人民币35元，最后电路运行可靠。所以本实验可实现性较高，性价比较高。

七、课设体会及合理化建议

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一开始拿到任务书的时候，个人觉得这次电路课程设计的是比较复杂的。刚开始做的时候还是感到无从下手。于是在图书馆和网上查阅相关的资料，再运用自己在课堂上学习的数字电路的知识，也慢慢有了一些初步的模型。同时这也是我再一次接触Multisim软件。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的过程应该是各个单元电路的连接及电路的细节设计。在多种方案的选择中，仔细比较分析各个芯片的原理以及可行性，最后在仿真软件上通过多次对电路的改进，终于使整个电路可稳定工作。在设计电路过程中，深刻地体会到在设计过程中，连接电路和选择元件是非常复杂和繁琐的，在这个过程中很容易产生错误，这个时候人也非常的烦躁，也会想到放弃，但是再要静下心来，分析电路的结构，了解电路的原理，最后仔细地检查电路，就可以找到问题的根源。

设计电路模块阶段，这个阶段可以说是考察数字电书路书本知识的阶段。所有的设计方法还有步骤在书本上都有，每个元件的引脚图和功能表也需要自己查阅。如果遇到某个芯片在书本上查不到，就需要查阅课外资料来了解了。所以这个阶段的问题也不是很大，耐心一些就也可以把电路设计出来。

连接仿真电路阶段，也可以说是这次设计中最重要的部分，需要灵活运用Multisim这款设计电路软件，也熟练了这软件的运用，了解了基本电路元件的属性、代号，掌握了基本电路的绘制要求。

总之，通过这次课程设计我有了很多收获。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，培养了我的设计电路思维，增强了动手能力。在改进电路的过程中，经过查阅各方面的资料，最后的电路已经比初期设计有了很大提高。

参考文献

1.《数字电子技术基础》 范文兵 清华大学出版社 2007年

2.《数字电路逻辑设计（第三版）》 王毓银 高等教育出版社 2005年 3.《数字电路实验基础》 崔葛瑾 同济大学出版社 2005年

4.《数字电路实验与课程设计》 吕思忠、施齐云 哈尔滨工程大学出版社 2001年 5.《Multsim9在电工电子技术中的应用》 董玉冰 清华大学出版社 2008年

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