带有语音播报的多路数字显示竞争电路设计_毕业设计说明书VIP

1、黄河科技学院毕业设计说明书 第 I 页 毕业设计说明书 带有语音播报的多路数字显示竞争电路设计 摘 要 随着各种益智类节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，多路数 字显示竞争电路即抢答器是一种典型的数字电路，它包括了组合逻辑电路和时序逻辑 电路。电路结构形式多种多样，可以利用简单的与非门构成，也可以利用触发器构成， 也可以利用单片机来完成。 本文介绍了一种用 74 系列集成电路设计的数码显示抢答器的电路组成、设计思路 及功能。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时、报警功能。综合运 用定时器，计数器，编码器，译码器，锁存器等元器件组合而成。主持人通过时间预 设开关预设供抢

2、答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则 计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则在系统中的蜂鸣器将发出声响，提 示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。 关键词：抢答器，定时，计时，报警 黄河科技学院毕业设计说明书 第 II 页 黄河科技学院毕业设计说明书 第 III 页 The many road digital display circuit design competition Author: Shi Xiaoyun Tutor: Yue Liqin Abstract With the continuous development of a variety of e

3、ducational programs， contest Responder is increasingly being used in it .The responder is a typical digital circuit， including a combination of logic circuits and sequential logic circuit. Circuit structure of a variety of forms， can make use of simple and non-gate structure can also be used to trig

4、ger composition. In this paper， the electric circuit and designing thought of an answering racer based on the common-used series of 74 IC with 8-wire is introduced， and its function is also described. The answering races function includes timing， counting， and alarming， besides the basic function of

5、 an answering racer. The integrated use of timer， counter， encoder， decoder. The host sets the provided time for the answering race through the time- setting switch， after this the system will count down the time automatically .If anybody answer the question on time， the counting of time will stop;

6、If nobody answer the question on time ，the alarm will give out some sound， helping the host know the race in this turn is of no use ，so the function of alarming is achieved. Keywords：Responder，timing，counting，alarm 黄河科技学院毕业设计说明书 第 IV 页 目 录 1 绪论.1 1.1 课题背景及目的.1 1.2 国内外研究状况.1 1.3 课题研究方法.2 1.4 论文构成及研究内

7、容.3 2 模块电路设计.4 2.1 抢答电路.4 2.2 显示电路.5 2.3 计时电路.7 2.4 报警电路.9 2.4.1 声音报警电路.9 2.4.2 光报警电路.9 3 总体电路设计.11 4 主要芯片介绍.13 4.1 74LS175 寄存器.13 4.2 74LS192 计数器.14 4.3 555 定时器.15 4.4 74LS148.16 4.5 7448 译码器.17 5 仿真过程及结果.19 5.1 仿真结果.19 5.2 设计和使用说明.21 总结.22 黄河科技学院毕业设计说明书 第 V 页 致谢.23 参考文献.24 黄河科技学院毕业设计说明书 第 1 页 1 绪

8、论 1.1 课题背景及目的 工厂、学校和电视台等很多单位常举办各种智力竞赛，在抢答的环节中，举办方 多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的抢答权，这在某种程度上会因为主持 人的主观判断造成比赛的不公平，而抢答器能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的 选手。因此数显抢答器就显得很必要了。它通过数码显示管、灯光及音响等多种方式 指示出第一抢答者。 随着电子技术的进步，抢答器也由早期的简易抢答器发展成现在具有锁存、显示、 计时、报警功能的多功能抢答器。能够实现抢答器功能的方式有多种，可以采用单片 机、PLC、EDA，也可以采用模拟电路、数字电路和模拟与数字电路相结合的方式。 本文采用数字电路的方式

9、设计出多功能数字显示抢答器。本文主要是配合模拟电子 技术和数字电子技术理论课程而设置的一门实践性课程，旨在巩固所学知识， 加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。 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、调试等工作使数字抢答器成形1。 1.2 国内外研究状况 随着抢答器市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内 企业关注的焦点。了

10、解国内外抢答器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用 及趋势对于提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。 电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由单片机以及外围电路组成，其搭配的 配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。非语音记分抢答器构造很 黄河科技学院毕业设计说明书 第 2 页 简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的 显示屏。语音记分抢答器是有一个抢答器的主机和主机的显示屏和选手的记分显示屏。 电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。无线电脑抢答器是由主机和抢 答器专用的软件和无线按钮构成。无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢

11、答气 氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。有线电脑抢答器也是由主机和电脑配 合起来，电脑再和投影仪配合起来，利用专门研发的配套的抢答器软件，可以十分完 美的表现抢答的气氛。虽然抢答器技术在近年来有很大改进，但依然有着很多不足。 例如性价比不高，安装困难，电路复杂等。 1.3 课题研究方法 设计的多路智力抢答器能同时供 4 个选手参赛，编号分别为 0 到 4，每个人用 1 个 抢答按键；J1、J2、J3、J4 分别为抢答开关，J5 为裁判开关，当裁判开关闭合时可以 进行抢答，最先按下开关的选手对应的号码将在数码管上显示同时计时电路还记下选 手抢答时的时间。计时器的倒计时的时间可由裁判设定。

12、给节目主持人一个控制开关， 实现系统清零和抢答的开始；具有数据锁存和显示功能；抢答开始后，如果有选手按 下抢答按键，其编号立即锁存并显示在 LED 上；此外禁止其他选手再次抢答，选手编 号一直保存到主持人清 0 为止3。扩展功能是：具有定时抢答功能，可由主持人设定抢 答时间，当抢答开始后定时器开始倒计时，并显示在 LED 上， ；选手在规定时间内抢 答有效，停止倒计时，并将倒计时时间显示在 LED 上，同时报警。 当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成三项工作。 1、优先电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电 路显示编号。 2、控制电路要对输入编码电路进行封锁，

13、避免其他选手再次进行抢答。 3、控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到 主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统；在 规定时间内，无人抢答时，电路报警提醒主持人，次后的抢答按键无效。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 3 页 1.4 论文构成及研究内容 定时抢答器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，能显示选手的编号，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。 根据设计的要求分块设计抢答、锁存、计时、显示、和报警功能。 1、抢答和锁存电路要求能够对信号进

14、行存储和锁定，可用触发器组成。 2、对于显示部分就直接用编码器、七段数码管驱动译码器和七段数码管组成。 3、计时电路是按秒进行倒计时，所以计时电路可有减法计数器、秒脉冲生成电路、 和显示电路。由于电路对秒脉冲信号的占空比要求的不高所以可以用 555 定时器构成 多谐振荡电路来实现。 4、报警电路，按题目要求可采用声、光报警，光报警用发光二极管电路实现，声 报警用蜂鸣器来实现。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 4 页 2 模块电路设计 2.1 抢答电路 四路智力抢答器的电路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，能显示选手的编号，同时能封锁

15、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4。 图 2.1 触发锁存电路 电路选用锁存器 74LS175 来完成。该电路主要完成两个功能：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（显示电路采用七 段数字数码显示管） ；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效，不会对抢答产生影响。 工作过程：开关分别是 J1，J2，J3，J4，J5，J5 是控制清零端，当其闭合（清零）时， 抢答模块 74LS175 的 CLR 端都置 1；当 J5 断开时，抢答器处于等待工作状态，当有选 手将抢答按键按下时（如按下 J1） ，输出经 74LS175 锁存器接到七段显

16、示电路。此外， CLK=1，使 74LS175 锁存器处于禁止状态，封锁其他按键的输入，确保不会出现二次 黄河科技学院毕业设计说明书 第 5 页 按键时输入信号，保证了抢答者的优先权。如果再次抢答需由主持人将 J5 开关重新置 “清零”然后才能进行。触发锁存电路如图 2.1 所示。 触发锁存电路主要是由集成寄存器 74LS175、四输入与非门 74LS20 和二输入与非 门 74LS00 构成一个 4 位的集成寄存器，74LS175 的管脚图中 CLR 是异步清零控制端。 在往寄存器中寄存数据或代码之前，必须先将寄存器清零，否则有可能出错。1D4D 是数据输入端，在 CP 脉冲上升沿作用下，1

17、D4D 端的数据被并行地存入寄存器。输 出数据可以并行从 1Q4Q 端引出，也可以并行从1Q4Q端反码引出。 开关 J5 是裁判开关，开关 J1J4 是抢答开关。开关闭合输入高电平，断开输入低 电平。当 J5 断开时 CLR 端输入为低电平对 74LS175 进行清零，Error!Error!全为高电 平，输入 CLK 的脉冲为有效脉冲。当开关 J5 闭合后选手可以进行抢答，如果 J3 闭合 3D 输入为 1 相应的 3Q 输出为 1，Error!输出为 0，而Error!、Error!、Error!输出为 1，最 后 CLK 的输入为 1，脉冲信号将无效触发器被锁定。 2.2 显示电路 显示

18、电路由 8 线3 线优先编码器 74LS148、与非门、集成七段显示译码器 7448 和七段共阴数码管组成。由于 74LS148 输出的是反码所以 74LS148 输出的信号首先用 反码器反相后再由译码器译码并最终在七段数码管上显示出结果，显示电路如图 2.2 所 示。 显示译码器常见的是数字显示电路，它通常由译码器、驱动器和显示器等部分组 成。数码显示器按显示方式有分段式、字形重叠式、点阵式。其中，七段显示器应用 最普遍。半导体发光二极管显示器是数字电路中使用最多的显示器。它有共阴极和共 阳极两种解法。共阳极接法是各发光二极管阳极相接，对应阴极接低电平时亮。共阴 极接法是各发光二极管的阴极相

19、接，对应阳极接高电平时亮1。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 6 页 图 2.2 显示电路 由于 74LS148 的输入端低电平有效，所以 74LS175 的反相输出端1Q4Q直接与 74LS148 的输入端 D1、D2、D3、 D4 连接。74LS48 输入信号为 BCD 码，输出端为 OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG 共 7 线，另有 3 条控制线LT、RBI、 RBO/BI 。在 BI端接高电平的条件下，当LT=0 时，无论输入端 A、B、C、D 为何值，OAOG 输 出全为高电平，使 7 段显示器件显示“8”字型，此功能用于测试器件。RBI端为灭零输 入端。在LT=1， 1BI

20、 条件下，当输入 A、B、C、D=0000 时，输出 OAOG 全为低 电平，可使共阴 LED 显示器熄灭。但当输入 A、B、C、D 不全为零时，仍能正常译码 输出，使显示器正常显示。BI端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当 该端为低电平时，不管其他输入端为何值，输出端 OAOG 均为低电平，这可使共阴 显示器熄灭。另外，该端还有第二功能灭零信号输出端，记为RBO。当该位输入 的 A、B、C、D=0000 且 0RBI 时，此时RBO输出低电平；若该位输入的 A、B、C、D 不等于零，则RBO输出高电平。若将RBO与RBI配合使用，很容易实现 多位数码显示时的灭零控制。例如对整数部

21、分，将最高位的RBI接地，这样当最高位为 零时“灭零”，同时该位RBO输出低电平，使下一位的RBI为低电平，故也具有“灭零”功 黄河科技学院毕业设计说明书 第 7 页 能；而对于小数部分， 应将最低位的RBI接地，个位的RBI端悬空或接高电平，低位 的RBO接至高位的RBI5。 74LS48 可直接驱动共阴极 LED 数码管而不需外接限流电阻。此处要是保持数码 管不黑屏就将 BI/RB0，RBI 置 1 就可以了，LT是检查数码管的好坏的，如果不需要 的话直接接高电平。其他端口按照 OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG 的对应关系连 接好以保证显示正确，确保接地成功。 2.3 计时电路 定

22、时电路主要实现抢答倒计时，同时通过输出接口与时序控制电路相接，实现时 序控制，当无人抢答且时间到时，报警。 计时电路主要由集成计数器 74LS192，秒脉冲电路和显示电路组成。由主持人对 定时时间电路进行控制，闭合电键对计时器进行清零复位，打开电键开始倒计时。计 数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。该部分主要由 555 定时器秒脉冲产生电路、十进 制减法计数器 74LS192 和 1 个 7 段数码管及相关电路组成。7LS192 实现减法计数，显 示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74LS192 的预置数控端实现预置数， 当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒

23、计时时间 到，BO2 输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。 以下对计数部分和脉冲部分进行分析。集成十进制同步可逆计数器 74LS192 是一个具 有双时钟的、异步清零、异步置数同步十进制计数器。74LS192 功能分析如下。 1、异步清零 当 CR=1 时，计数器立即清零，与 CP 脉冲无关。 2、异步置数功能 LOAD为异步置数控制端，低电平有效。当 CLR=0、LOAD=0 时，计数器置数， D3、D2、D1、D0 被置数，不受 CP 脉冲的控制。 3、保持功能 当 CR=0，LOAD=0 时，CPd 和 CPu 接固定电平，计数器处于保持状态。 黄河科技学院

24、毕业设计说明书 第 8 页 4、两种计数模式 当 CR=0， LOAD=1 时，CPu 为加计数端，当计数脉冲 CP 由 CPu 端输入，CPd 接固定电平，为十进制加法计数器。CPd 为减数计数端，当计数脉冲 CP 由 CPd 端输 入，CPu 接固定电平，为十进制减法计数器。 当开关 J5 断开时 CLR=O、LOAD=0 此时计数器处于置数状态，裁判员可以根据 题目的难易程度通过修改 74LS192 四个输入来调整计时的时间并在计时数码管上显示 设定的时间。当 J5 闭合计时器开始倒计时，要是在计时没有完成前有选手按下了抢答 器的按键，抢答器被锁定的同时主控电路也会把倒计时电路锁定。锁定

25、的原理就是把 脉冲信号锁定从而使计时电路处于保持状态显示抢答时的时间。如果计时结束仍然没 有选手抢答，74LS192 四个输出端输出的信号分别经过非门后再经过一个与非门 74LS20，74LS20 的输出信号同时把 74LS192 和 74LS175 的 CP 脉冲信号锁定使计时器 显示为 0 不变使抢答电路被锁定抢答无效。 用 555 集成电路组成多谐振荡电路为计时系统提供脉冲。 由 555 定时器和外接元件 R1、R2、C 构成多谐振荡器，脚 2 与脚 6 直接相连。555 构成多谐振荡器如图 2.3 所示。 图 2.3 555 构成多谐振荡器 电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要

26、外接触发信号，利用电源通过 R1、R2向 C 充电，以及 C 通过 R2向放电端放电，使电路产生振荡。电容 C 在 和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波。图 2.4 为多谐 黄河科技学院毕业设计说明书 第 9 页 振荡器的波形图。 图 2.4 多谐振荡器波形图 2.4 报警电路 此电路主要完成抢答开始、抢答选手的报警提示和控制时间结束的报警提示。 2.4.1 声音报警电路 声音报警电路采用单稳触发器驱动蜂鸣器来实现。单稳态触发器的工作特点是： 只有一个稳定状态，即无信号触发时，电路处于稳定状态；在抢答过程中，在规定的 时间内无人抢答时，74LS20 的四个输入端为高电平，输出端为低

27、电平，电路报警提醒 主持人，此后的抢答按键无效7。声音报警电路如图 2.5 所示。 图 2.5 声音报警电路 2.4.2 光报警电路 光报警电路采用发光二极管电路，原理图如图 2.6 所示。当开关闭合时对应的二极 黄河科技学院毕业设计说明书 第 10 页 管就会发光。当计时器显示到 0 还没有选手抢答的话 74LS20 的四个输入端为高电平， 输出端为低电平，显示器则显 0 的同时红色发光二极管就会发光提醒选手和裁判时间 已经到了。 图 2.6 光报警电路 黄河科技学院毕业设计说明书 第 11 页 3 总体电路设计 本多路竞争电路设计包括抢答电路、显示电路、计时电路以及报警电路。接通电 源后，

28、主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定 时器显示设定时间；主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定 时器倒计时。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显 示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。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。抢答器的总体原理框如图 3.1 所示。 抢答按钮优先编码电路锁存器译码电路译码显示 控制电路 主持人控制开 关 报警电路 脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路 主体电路 扩展电路 图 3.1 抢答器总体框图 抢答器原理图如图 3.2 所示。 黄河科技

29、学院毕业设计说明书 第 12 页 图 3.2 抢答器原理图 黄河科技学院毕业设计说明书 第 13 页 4 主要芯片介绍 4.1 74LS175 寄存器 74LS175 芯片为锁存器锁存电路，本设计中的锁存功能是通过 74lLS175N 实现的。 由 D 触发器组成的 4 位数码寄存器 74LS175CP 为时钟脉冲端，CR 为清零端。 74LS175 的功能表如表 4.1 所示。 表 4.1 74LS175 功能表 输入输出 RDCP1D2D3D4D1Q2Q3Q4Q LXXXXXLLLL H1D2D3D4D1D2D3D4D HHXXXX保持 HXXXXX保持 一个 74LS175N 芯片中包含

30、有四个 D 触发器，D 触发器具有锁存功能。要实现对 从四个 74LS160 出来的 16 个二进制数的锁存，需要 4 个 74LS175N 芯片。利用单稳态 的输出脉冲来控制 4 个 74LS175N 芯片。将单稳态的输出取反后，作为 74LS175N 的触 发脉冲。每一个 D 触发器可以实现一位锁存，也就是说，对四输出的 74LS160，每一 个芯片都需要一个 74LS175N 来实现四位锁存12。锁存器连接图如图 4.1 所示。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 14 页 图 4.1 锁存器连接图 4.2 74LS192 计数器 74LS192 是双时钟方式的十进制可逆计数器。(bcd，二

31、进制)。 1、CPU 为加计数时钟输入端，CPD 为减计数时钟输入端。 2、LD 为预置输入控制端，异步预置。 3、CR 为复位输入端，高电平有效，异步清除。 4、CO 为进位输出：1001 状态后负脉冲输出， 5、BO 为借位输出：0000 状态后负脉冲输出。 74lLS192 功能表如图 4.1 所示。 表 4.1 74LS192 真值表 输入输出 MR一 PL CPuCPdP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0 黄河科技学院毕业设计说明书 第 15 页 1XXXXXXX0000 00 xxdcbadcba 01 1XXXX加计数 011 XXXX减计数 4.3 555 定时器 555 电路的内

32、部电路方框图如图 4.3 所示。它含有两个电压比较器，一个基本 RS 触发器，一个放电开关管 T，比较器的参考电压由三只 5K 的电阻器构成的分压器提 供。它们分别使高电平比较器 A1 的同相输入端和低电平比较器 A2 的反相输入端的参 考电平为 CCV 3 2 和 CCV 3 1 。A1 与 A2 的输出端控制 RS 触发器状态和放电管开关状态。当输 入信号自 6 脚，即高电平触发输入并超过参考电平 CCV 3 2 时，触发器复位，555 的输出端 3 脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自 2 脚输入并低于 CCV 3 1 时，触发器 置位，555 的 3 脚输出高电平，同时放电开

33、关管截止9。 DR是复位端（4 脚） ，当 0，555 输出低电平。平时DR端开路或接 VCC。 图 4.3 555 定时器内部框图及引脚排列 VC 是控制电压端（5 脚） ，平时输出 作为比较器 A1 的参考电平，当 5 脚外接一 个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外 黄河科技学院毕业设计说明书 第 16 页 加电压时，通常接一个 0.01f 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确 保参考电平的稳定。 T 为放电管，当 T 导通时，将给接于脚 7 的电容器提供低阻放电通路。 555 定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电

34、容器上 的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数 十分钟的延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲 产生或波形变换电路9。 4.4 74LS148 74LS148 是一个八线-三线优先级编码器在优先编码器电路中，允许同时输入两个 以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。 在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码， 优先级低的信号则不起作用。 74LS148 优先编码器为 16 脚的集成芯片，其中 07 为输入信号，A2，A1，A0 为三位二进制编码输出信号，IE 是使

35、能输入端，OE 是使能输出端，GS 为片优先编码 输出端10。74LS148 管脚图如图 4.4 所示。 图 4.4 74LS148 管脚图 表 4.2 74LS148 真值表 输入输出 EI01234567A2A1A0GSE0 HXXXXXXXXHHHHH LHHHHHHHHHHHHL LXXXXXXXLLLLLH LXXXXXXLHLLHLH 黄河科技学院毕业设计说明书 第 17 页 LXXXXXLHHLHLLH LXXXXLHHHLHHLH LXXXLHHHHHLLLH LXXLHHHHHHLHLH LXLHHHHHHHHLLH LLHHHHHHHHHHLH 4.5 7448 译码器 7

36、448 除了有实现 7 段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（YaYg）端 外，7448 还引入了灯测试输入端（Error!）和动态灭零输入端（Error!） ，以及既有输入 功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（Error!/Error!）端11。 由 7448 真值表可获知 7448 所具有的逻辑功能。 1、7 段译码功能（Error!=1，Error!=1） 在灯测试输入端（Error!）和动态灭零输入端（Error!）都接无效电平时，输入 DCBA 经 7448 译码，输出高电平有效的 7 段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。 除 DCBA = 0000 外，RBI 也可

37、以接低电平，见表 4.3 中 116 行。 2、消隐功能（Error!=0） 此时Error!/Error!端作为输入端，该端输入低电平信号时，表 4.3 倒数第 3 行，无论 Error!和Error!输入什么电平信号，不管输入 DCBA 为什么状态，输出全为“0”，7 段显 示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。 3、灯测试功能（Error! = 0） 此时Error!/Error!端作为输出端，端输入低电平信号时，表 4.3 最后一行，与 及 DCBA 输入无关，输出全为“1”，显示器 7 个字段都点亮。该功能用于 7 段显示器测试， 判别是否有损坏的字段。 4、动态灭零功能（Er

38、ror!=1，Error!=1） 此时Error!/Error!端也作为输出端，Error!端输入高电平信号，Error! 端输入低电平 信号，若此时 DCBA = 0000，表 1 倒数第 2 行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这 黄河科技学院毕业设计说明书 第 18 页 个零。DCBA0，则对显示无影响。该功能主要用于多个 7 段显示器同时显示时熄灭 高位的零。 7 段显示译码器 7448 是输出高电平有效的译码器，其真值表如表 4.3 所示。 表 4.3 7448 真值表 输入输出 Erro r! Error! DCBA Error!/Err or! YaYbYcYdYeYfYg 显

39、示 字符 11000011111110 1000110110000 1001011101101 1001111111001 1010010110011 1010111011011 1011010011111 1011111110000 1100011111111 1100111110011 1101010001101 1101110011001 1110010110011 1110111001011 1111010001111 1111110110000 00000000 10000000000000 011111111 黄河科技学院毕业设计说明书 第 19 页 5 仿真过程及结果 对多谐振荡

40、周期的计算：本设计需要的是秒脉冲所以周期应该为一秒设 C=10uF 则 由 C)R2R(7 . 0ttT 21PLPH 计算出需要电阻的大小。 仿真结果符合设计的要求，当每个开关按下的时候相对应的二极管就会发光做为 光报警。如图 5.1 所示开关 J2 和 J5 闭合它们所对应的二极管发光。 U1A 7404N U2B 7404N U3C 7404N U6B 7400N U7 74148N A0 9 A1 7 A2 6 GS 14 D3 13 D4 1 D5 2 D2 12 D1 11 D0 10 D7 4 D6 3 EI 5 EO 15 U8 74175N 1D 4 CLK 9 1Q 2 C

41、LR 1 2D 5 3D 12 4D 13 1Q 3 2Q 6 3Q 10 3Q 11 2Q 7 4Q 15 4Q 14 VCC 5V U9A 7420N R1 450 R2 450 R3 450 R4 450 U4 7448N A 7 B 1 C 2 D 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 LT 3 RBI 5 BI/RBO 4 U10 A B C D E F G CK R7 100 R8 100 R9 100 R10 100 R11 100 R12 100 R13 100 R14 450 J1 Key = 1 J2 Key = 2 J3 K

42、ey = 3 J4 Key = 4 J5 Key = 5 LED1 6 LED2 7 LED3LED4LED5 GND V1 1kHz 5 V U14 74192N A 15 B 1 C 10 D 9 UP 5 QA 3 QB 2 QC 6 QD 7 DOWN 4 LOAD 11 BO 13 CO 12 CLR 14 VCC 5V U15 DCD_HEX 4321 U16A 74LS10N U5A 74LS10N 12 13 U11A 7404N U12B 7404N U13C 7404N U17D 7404N U18A 7420N 22 25 45 46 389 1 2 4 5 18 17

43、16 14 GND GND VCC 15212324262728 GND 29 30 31 32 33 34 GND VCC 5V VCC 35363738394041 GND 11 42 43 19 20 47 48 U19 LM555CN GND 1 DIS 7 OUT 3 RST 4 VCC 8 THR 6 CON 5 TRI 2 VCC 5V GND C1 0.01uF C2 100uF R5 100k R6 200k 52 51 50 44 VCC GND VCC 53 VCC 5V R15 100 U20 54 U21 BUZZER 200 Hz 49 10 VCC 图 5.1 抢

44、答仿真结果 5.1 仿真结果 1、该个智力竞赛抢答器，可同时供 4 名选手或 4 个参赛队参加比赛，他们的编号 分别是 1、2、3、4 各用一个抢答按扭，按扭的编号与选手的编号相对应。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 20 页 抢答器具有数据锁存和显示功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立 即锁存，并在 LED 数码管上显示出选手的编号，此外还禁止其他选手抢答其他选手再 操作时将为无效操作，优先抢答选手的编号显示一直要保持到主持人将系统清零为止。 2、主持人控制开关为 J5 用来控制系统的清零(编号显示数码管灯灭)和抢答开始计 时器的置数与倒计时开始。当 J5 断触发锁存电路清 0 计

45、时电路置数，当 J5 闭合可以进 行抢答计时电路开始倒计时并用显示器显示。 3、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(如 9S)。 裁判启动开始键后，参赛选手在设定的时间内抢答，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时刻的时间，并保持到支持人将系统清零为止。 U1A 7404N U2B 7404N U3C 7404N U6B 7400N U7 74148N A0 9 A1 7 A2 6 GS 14 D3 13 D4 1 D5 2 D2 12 D1 11 D0 10 D7 4 D6 3 EI 5 EO 15 U8 74175N 1D 4 CLK 9 1Q

46、2 CLR 1 2D 5 3D 12 4D 13 1Q 3 2Q 6 3Q 10 3Q 11 2Q 7 4Q 15 4Q 14 VCC 5V U9A 7420N R1 450 R2 450 R3 450 R4 450 U4 7448N A 7 B 1 C 2 D 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 LT 3 RBI 5 BI/RBO 4 U10 A B C D E F G CK R7 100 R8 100 R9 100 R10 100 R11 100 R12 100 R13 100 R14 450 J1 Key = 1 J2 Key = 2 J

47、3 Key = 3 J4 Key = 4 J5 Key = 5 LED1 6 LED2 7 LED3LED4LED5 GND V1 1kHz 5 V U14 74192N A 15 B 1 C 10 D 9 UP 5 QA 3 QB 2 QC 6 QD 7 DOWN 4 LOAD 11 BO 13 CO 12 CLR 14 VCC 5V U15 DCD_HEX 4321 U16A 74LS10N U5A 74LS10N 12 13 U11A 7404N U12B 7404N U13C 7404N U17D 7404N U18A 7420N 22 25 45 46 389 1 2 4 5 18

48、17 16 14 GND GND VCC 15212324262728 GND 29 30 31 32 33 34 GND VCC 5V VCC 35363738394041 GND 11 42 43 19 20 47 48 U19 LM555CN GND 1 DIS 7 OUT 3 RST 4 VCC 8 THR 6 CON 5 TRI 2 VCC 5V GND C1 0.01uF C2 100uF R5 100k R6 200k 52 51 50 44 VCC GND VCC 53 VCC 5V R15 100 U20 54 U21 BUZZER 200 Hz 49 10 VCC 图 5.

49、2 倒计时结束时无人抢答结果图 黄河科技学院毕业设计说明书 第 21 页 4、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。 如图 5.2 所示发光二极管将发光报警蜂鸣器也将发出报警警报 ，同时封锁输入电 路禁止选手超时后抢答如上图中 J3 虽然按下但不在显示，时间显示器上显示 0。 5.2 设计和使用说明 本抢答器为四路抢答器 J1、J2、J3、J4 分别为抢答开关，J5 为裁判开关当裁判开 关闭合时可以进行抢答，最先按下开关的选手对应的号码将在数码管上显示同时计时 电路还记下选手抢答时的时间。计时器的倒计时的时间可有裁判设定最大为 9 秒。如 果 9 秒之内没有选手抢答此题无效，

50、重新进行下一题的抢答。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 22 页 总 结 为完成本次设计，我查阅了大量资料，从网上下载了很多原理图，然后从中选取 合适的方案。因为要求用数电知识，尽管原理简单，但是用到芯片比较多，PCB 图连 线较多，在画 PCB 图时遇到了很多的困难，元件的选取、连接都遇到了麻烦，后在老 师的指导和同学的帮助下，才把图完成。在选取元件的过程中，首先要考虑电路的性 能，例如编码器的选取，是才用普通编码器还是优先编码器。普通编码器如果同时输 入两个以上的信号，输出将会发生错乱。而在设计中要求几个工作部件能同时向主机 输入信号，而主机在同一时刻内只能对其中一输入信号做出服务响应。为

51、此，选取优 先编码器。 通过这次设计我受益匪浅，不仅学到了许多知识还开阔了思路，最重要的是对自 己的学习态度有了认识并加以改进。这次设计让我懂得了在以后的学习和工作当中要 不断地完善自我、努力上进、刻苦钻研力争在电子信息行业有一个好的发展和结果。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 23 页 致 谢 非常感谢乐丽琴老师在我大学的最后学习阶段毕业论文阶段给自己的指导， 从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她给了我耐心的指导和无 私的帮助。为了指导我们的毕业论文，她放弃了自己的休息时间，她的这种无私奉献 的敬业精神令人钦佩，乐老师对学科前沿的敏锐把握能力、严谨的治学态度和丰富的 实践经

52、验以及一丝不苟的工作作风，使我受益匪浅。无论是在平时学习阶段，还是在 论文写作过程中，乐老师对我的教诲和对我在做论文时各方面的支持，我会永远记在 心里。她严谨的工作作风和治学态度，深刻地影响着我，是我今后学习和工作的楷模。 这几个月以来，乐老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想上给我以无微不 至的关怀，在此谨向乐老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教 会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在 各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来 越多的优秀人才，桃李满

53、天下！ 黄河科技学院毕业设计说明书 第 24 页 参考文献 1 数字电子技术，乐丽琴编著，哈尔滨：工程大学出版社，2010. 2 数字集成电路应用 300 例，黄继昌等主编，人民邮电出版社，2009. 3 电子技术课程设计M，历雅萍、易映萍编，北京：高等教育出版社，2002. 4 电子电路设计与实践，姚福安编著，山东：科学技术出版社，2011. 5 电子技术基础（数字部分） ，康华光主编，北京：高等教育出版社，2008. 6 数字电路与逻辑设计M，曹国清编著，北京：中国矿业大学出版社，2001. 7 电子技术课程设计指导M，彭介华编著，北京：高等教育出版社，2003. 8 电子技术基础课程设计

54、，粱宗善编著，华中理工大学出版社，1995. 9 电子技术基础实验与课程设计，高吉祥主编，电子工业出版社，2002. 10 多功能数字显示抢答器J ，齐向东编著，黄石高等专科学院学报，1996. 11 电子技术实验与课程设计M，赵淑范编著，北京：清华大学出版社，2003. 12 Nilsson， James William.Introduction to PSpice manual for Electric Circuits using orcad release 9.1.Science Press，2003. 13 The control system for SSRF injection

55、and extraction YUAN Qibing GU Ming WANG Ruiping CHENG Zhihao FAN Xuerong ZHU Haijun Nuclear Science and Techniques ，2009. 内 部资料 仅 供参考 9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89

56、AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVku

57、m&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2z

58、Vkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vS

59、TT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxG89AmUE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#K

60、N&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wE