Multisim 10课程设计报告
设计名称：八路抢答器设计
学院：班级：
姓名：
学号：
指导教师：
完成日期：
多路抢答器在各种竞赛场合、电视台的娱乐节目中得到了广泛应用，它能根据参赛选手的请求，很好的区分选手抢答的先后顺序并显示选手的编号
设计要求：
1、 多路抢答器可供不少于8名参赛选手使用
2、 每名参赛选手各有一个抢答按钮，在主持人用按钮清零，并发 现抢答指令后，实行抢答
3、 电路配有LED数码显示，能显示优先抢答的选手编号，同时配有语音提示电路。数码显示和语音提示可由主持人用清除按钮解除；
4、 电路对参赛选手的动作先后有较强的分辨能力，如分辨率在 15ms以内。
一、总体设计框图
如下图所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关按下即为“清零”状态，清零指示灯灭，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人将开关断开即为“开始”状态，宣布“开始”，指示灯亮，抢答器工作，当有人抢答时，蜂鸣器发出声响并且灯不断闪烁。选手进行抢答时，抢答器将完成：优先判断、编号锁存、编号显示、蜂鸣器鸣叫及灯闪烁的提示等操作。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。
具体的说明如下：
1、抢答器按钮就是改变输入的电平信号，从原理图可以看出这里设计的是是低电平有效。
2、优先编码电路用来把输入的高低电平信号编码，74LS148优先编码器及8—3编码器，输出3位2进制数，以代表不同的低电平信号。
3、锁存器用的是D触发器，因为D触发器结构和功能都比较简单，方便使用。D触发器使用4个，第四个除用来输出2进制数的最高位外，还用于控制信号的锁定，即触发或锁定触发器的工作状态。
4、数码显示器用带译码功能的数码管。使用简单、方便 。
5、主持人控制开关就是一个开关，用来清零和开始工作，设置了一个指示灯，当指示灯亮表示开始，灭了表示开关闭合主持人清零。
6、控制电路，除了第四个D触发器和主持人的开关外，还需要8个抢答器按钮组成的8输入与非门和第四个触发器用一个与门共同组成一个控制电路来控制信号的传输和锁定。
7、报警显示电路，用一个蜂鸣器和一个灯作为报警信号，所以选择一个LED灯来表示信号的锁定。为了使更明显一些，给LED灯加了个连续脉冲信号，以使灯能够按我们需要的频率一闪一闪。
8、 另外，还用到一些其他的与非门和或非门，都是一些实验室常用的器件。
二、器件选择说明
以下分别对各部分所选择的器件进行说明。
1、抢答按钮
选用8个可弹起按钮作为抢答按钮。如下图所示：
2、优先编码电路
采用74LS148优先编码器作为编码电路。74LS148编码器功能表如下：
74LS148功能表
74LS148N是一个优先编码器
优先编码器是数字系统中实现优先权管理的一个重要逻辑部件。一般编码器的输入端只能有一个为有效信号，才能进行编码。优先编码器的各个输入不是互斥的，它允许多个输入端同时为有效信号。优先编码器的每个输入具有不同的优先级别，当多个输入信号有效时，它能识别输入信号的优先级别，并对其中优先级别最高的一个进行编码，产生相应的输出代码。
输入端：
~
输出端： A0~A2（低电平有效）
使能输入端：低电平有效
EO使能输出端：当=0时，EO=1表示有有效信号输入
扩展输出端：=0时，表示编码器工作，=1时表示编码器不工作
其真值表如下：（输入信号低电平有效）
3、锁存器
此设计电路选用D触发器作为锁存器电路。D触发器的逻辑功能表如下所示：
D触发器的特性表
D触发器具有在时钟脉冲上升沿或下降沿触发的特点，当时钟脉冲上升沿或下降沿时刻，输入端D的值传输到输出端。真值表如下：
4、数码显示器
数码显示器用带译码功能的4线的七段显示数码管。
功能表如下：
5、主持人控制开关
用于控制清零和工作的按钮。
6、控制电路
控制电路由触发器和输入信号一起控制电路的工作。
原理：如上图所示，4个触发器的置数端都置为高电平，这样在开始工作时触发器的Q非端为1，当输入信号有高电平信号时，通过与门触发器开始工作，经过触发器将信号传输到显示数码管，而第4个触发器Q非端变为低电平，返回到与门锁定触发器的状态，这样将信号锁住，其他按钮信号就将不会显示。
7、报警显示电路
实验选择灯来表示信号的锁定。
四、功能模块
设计的电路可分为三个主要模块：编码模块、信号锁定模块和显示模块。下面分别对三个模块进行说明和仿真。
1、编码模块：
编码部分主要利对74LS148，电路原理图如下，并进行了功能的仿真。
上面电路是对编码部分的功能仿真，74LS148是低电平有效的优先编码器，输出端A0A1A2输出的二进制正好与十进制对应。例如开关3接低电平，则输出A0A1A2=011，数码管将会显示3（仿真结果可以在附件中查看swf的屏录文件）。
从仿真结果中可看出编码这一模块的功能是正确的。
2．、 信号锁定模块：
工作原理：接通电源清零后，四个触发器的PR置位端都是低电平，输出Q为0，Q'为1，当有低电平信号时，或非门为1，与门输出为1，四个触发器都开始工作，由于第四个触发器的输入端一直是1，所以使输出端Q为1，Q'为0，U4输出变为0，锁住触发器的状态，这样来锁住信号的，当进行下一次工作时必须要清零。仿真结果请查看附件中的swf屏录文件。
3 显示模块：
显示电路就是一个DCD4线的数码显示管，他的输入二进制正好与十进制对应，在上面的仿真实验中都用到了数码管。
五、总体设计电路图
整体电路图如下：
图中的一个8输入的与非门，当有选手按按钮时，通过它产生一个高电平信号，此高电平信号与由第四个触发器的Q'端初始的高电平信号通过与门U10来触发触发器，又通过Q'端的低电平信号来锁住信号。优先编码器用来对输入的信号编码为三位的二进制数，因此输出信号最多显示到111代表十进制的7，而000是我们不需要的，所以我们通过一个3输入的或非门加到数码显示管的第四个管脚，当信号为000时第四个管脚为高电平，这样显示8这个数。后面在给小灯加个脉冲信号来使他闪烁起来。
仿真结果如下：
3号先抢答
7号先抢答
（为了更清楚的看到实验效果请查看swf屏录文件）
六、总结
从上面的仿真结果看，电路基本满足要求。此次设计虽然很简单，但是却也花了不少时间，设计所用到的知识都是老师在后半学期给我们详细讲过的数电知识，如：编码器、译码器、触发器等等，在设计之前要清楚应该包括哪些功能模块，并且要对每个功能模块进行仿真验证，最后再综合起来仿真验证，一般不会一次性验证通过，那么久要结合所学知识去判断哪里还不够完善的地方，找到进行修改完善，一步一步的将所需的功能实现。 这次设计不但可以让我再次认真去复习这些知识，而且很重要的一点是能提高我独立思考的能力以及设计思想，在设计过程中肯定是少不了自己的独立思考，那么在思考的过程中可以很好的巩固知识以及学到更多新知识、活跃思维以提高创新能力！
第二篇：八路抢答器 设计报告
课程设计报告报告
实 验 名 称 ： 八路抢答器
专 业 班 级 ： 电信1003班
学 生 姓 名 ： 舒 海
学 号 ： 201046830511
指 导 教 师 ： 吕 宗 旺
实验设计时间： 20##-2013学年第一学期
电子信息工程专业课程设计任务书
说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页
信息科学与工程 学院课程设计成绩评价表
课程名称： 数字电路课程设计
设计题目： 八路数字抢答器
专业： 电子信息工程 班级： 电信1003 姓名：舒海 学号：201046830511
一、实验名称：八路数字抢答器
二、实验目的 ：
1.熟悉芯片引脚的识别方法，以及原理。
2.掌握与非门实现其他逻辑门电路的方法。
3. 掌握电路板的焊接技术。
4.加深对模拟电路和数字电路课程的理解和认识。
三、实验要求：
主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用，在主持人宣布抢答开始后，可以进行抢答。它的任务是从八名参与者中确定出最先的抢答者，立即将其编号锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时用LED灯显示。此外，封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选选手的编号一直保存到主持人将系统清零为止（即复位操作）。为此我们小组决定就这次机会设计一个低成本但又能满足需要的八路智力竞赛抢答器，并通过安装与调试。
四、使用元件：
以及排线、焊锡若干。
五、工作原理：
接通电源后，主持人先进行复位，此时七段显示器显示“0”此时抢答器处于显示状态。当主持人宣布“开始抢答”此时抢答器开始工作。 当参加智力竞赛的选手摁下手中的抢答器时LED数码管会点亮提示同时，七段显示器显示该小组的编号。 只有最先抢答者的编号才能被锁存，并在LED数码管上显示选手的编号。
由以上两个条件可以想到：用D触发器来实现，D触发器是一个输出跟输入一样的触发器。 将主持人的开关和D触发器的清零端相连。 D触发器是一个在CP脉冲上升沿时反转的触发器。所以只要有一个抢答器输出为1时，就让所有抢答器的脉冲没有上升沿，这样就轻而易举的让其他小组的抢答无效了。 LED数码管的提示延续到主持人清零为止，不能在变。 当一轮抢答结束后，主持人将其清零，准备下一轮抢答。
其中的工作细节其实就是BCD码的编码和译码，并显示于七段显示器上。
下面以第一位抢答者输入有效为例解释整个电路工作原理：在没有输入之前， 74HC373的OE为低电平，LE为高电平，其八个输入均为高电平，当第一位抢答者抢答有效时，此时，74HC373的第一位输入变为低电平，整个输入锁存为：L H H H H H H H H ，输入到74HC147的输入，根据74HC147的编码原则，其输出为H H H L ，再经过反相器74LS04，其输出变为L L L H ，对应的BCD码就是“1”，通过CD4511驱动七段显示器，将其显示在七段显示器上。
附件1：
74HC373的功能表如下所示
附件2：
74HC147编码原理真值表：
六、组成框图：
七、调试过程：
开始时，七段式显示器显示不正常，数字显示从2-9，然后根据七段式显示器的引脚原理，判断高低电平，然后继续反向向上推理，当调试到74HC147时发现功能脚9即引脚10,显示异常，在正常显示时，9引脚必须接高电平，经过查看，发现9引脚没接入高电平，空着忘记接入。最终，将9引脚接到+5V高电平后，八路抢答器显示正常，并能顺利工作。
八、心得体会：
数字电路设计开始设计时一头雾水，虽然把各个元件都在网上查了，并且下载，自己把各个元件的功能图又重新在我的笔记上画了一遍，随后我就开始想，但是什么也想不出来，一头雾水。后来自己又到网上浏览一些抢答器电路的设计，网上好多抢答器的设计报告，但是和自己用的元件都不一样，后来发现原理都一样。于是，我找到一篇课程报告，仔细分析他的原理过程，后来终于明白了，并用自己仅有的元件开始重新设计我的电路。
首先我是在multisim上面开始设计电路，调出元件，一个个接入，连接电路才是个需要很多知识的，必须弄清楚各个元件的分类以及引脚，对应到自己使用的元件上。举个例子，multisim上面有好多七段显示器，如果自己不查清楚，不知道自己用对应到他上面是什么类型的，所以经过大概2天时间，我把电路设计好了，开始调试过程，开始时调试并不成功，但是又没发现什么错误，后来急于还有考试，所以就开始了焊接，因为我知道电路原理是这样的，不会有错。
后来焊好以后，开始请教别人，寻找自己的错误，经过几天不懈的努力，终于将八路抢答器设计成功。
总之，每次尝试都会有很多启迪，只要是自己动手，不在于多少，只在于用心
