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      八路搶答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      2014-02-22 05:30:00
      電子測試 2014年24期
      關(guān)鍵詞:存器搶答器數(shù)碼管

      王 冉

      (西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院,710032)

      八路搶答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      王 冉

      (西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院,710032)

      本文介紹了八路搶答器電路的設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)現(xiàn)的全過程,提出兩套可行的設(shè)計(jì)方案:方案一采用74ls373實(shí)現(xiàn)電路的鎖存,74ls148實(shí)現(xiàn)電路的編碼,采用74ls48及數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)電路的顯示;方案二采用集鎖存、譯碼、驅(qū)動電路為一體的CD4511集成電路及數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)搶答器的控制和顯示。

      搶答器;編碼;譯碼;鎖存

      1 研究的意義

      隨著科技的進(jìn)步,電子產(chǎn)品日新月異,對搶答器的制作精益求精,極力要求電路實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、簡易化及普遍化,這對電子產(chǎn)品的性能提出了更高的要求。本文所設(shè)計(jì)的搶答器采用集成芯片,易于擴(kuò)展,便于操作,且費(fèi)用較低,具有廣闊的市場前景。

      2 系統(tǒng)的工作原理

      (1)搶答按鈕組電路:由一組按鈕組成,每一名競賽控制一個按鈕。按鈕為常開型觸點(diǎn),當(dāng)按下開關(guān)時,觸點(diǎn)閉合;當(dāng)松開開關(guān)時,觸點(diǎn)自動復(fù)位斷開。

      (2)鎖存電路:主要元器件就是鎖存器。當(dāng)該鎖存器的使能端為有效電平(如低電平)時,將當(dāng)前輸出鎖定,并阻止新的輸入信號通過鎖存器。

      (3)鎖存控制電路:根據(jù)要求使鎖存電路處于鎖存或解鎖狀態(tài)。一輪搶答完成后,應(yīng)將鎖存電路的封鎖解除,使鎖存器重新處于等待接收狀態(tài),以便進(jìn)行下一輪搶答。

      (4)編碼電路:將鎖存電路輸出端產(chǎn)生的電平信號,編碼為相應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)碼。

      (5)譯碼顯示電路:將編碼電路輸出的二進(jìn)制數(shù)碼,經(jīng)顯示譯碼器,轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管所需的邏輯電平,驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)碼。

      3 電路設(shè)計(jì)

      3.1 方案選取

      3.1.1 方案一

      圖2中當(dāng)按鈕未按下時,J1~J8各端均為高電平,編碼器處于工作狀態(tài),但“無有效信號輸入狀態(tài)”,=1,通過或門,使鎖存器使能端EN=1,處于等待接收狀態(tài)。

      當(dāng)按下某一按鈕時,低電平脈沖輸入鎖存器,鎖存器Q端輸出信號等于輸入信號,輸入至編碼器74LS148。編碼器對該信號進(jìn)行編碼,并使=0。由于搶答器正常工作時雙控開關(guān)J5置于低電平狀態(tài),因此,鎖存器使能端EN=0,鎖存器處于鎖存狀態(tài),阻止新的輸入信號通過鎖存器。

      一輪搶答完成后,按一下復(fù)合按鈕J5,高電平脈沖通過或門可使鎖存器使能端EN=1,電路解除鎖存,使鎖存器重新處于等待接收狀態(tài),以便進(jìn)行下一輪的搶答。

      3.1.2 方案二

      即本文所采用的方案,選用具有鎖存、譯碼、消隱功能的CD4511實(shí)現(xiàn)搶答器電路的實(shí)現(xiàn),同時采用555芯片作為報警電路的控制,本方案設(shè)計(jì)思路明確、原理簡單、所用元器件量少、布線簡單、焊接可靠看,最終選用了方案二。

      3.2 單元電路設(shè)計(jì)及其仿真

      3.2.1 Multisim軟件簡介

      Multisim是一款強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具系統(tǒng),提供了一個非常大的元件數(shù)據(jù)庫,并提供原理圖輸入接口、全部的數(shù)模仿真功能、VHDL/verilog設(shè)計(jì)接口與仿真功能、FPGA/CPLD綜合、RF設(shè)計(jì)能力和后處理功能,還可以進(jìn)行從原理圖到PCB工具包的無縫數(shù)據(jù)傳輸。本文主要使用的即為Multisim數(shù)模仿真功能。

      3.2.2 集成芯片CD4511簡介

      (1)CD4511的引腳及其基本連接

      圖1 CD4511引腳圖 圖4CD4511基本連接圖5 555振蕩電路的設(shè)計(jì)

      3.2.3 鎖存譯碼電路的設(shè)計(jì)

      譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。當(dāng)LE為“0”電平導(dǎo)通,TG2截止;當(dāng)LE為“1”電平時,TG1截止,TG2導(dǎo)通,此時有鎖存作用。譯碼CD4511譯碼用兩級或非門擔(dān)任,為了簡化線路,先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組合,得出、、、四項(xiàng),然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。

      3.2.4 報警及時序電路的設(shè)計(jì)

      3.3 整機(jī)電路仿真結(jié)果(如圖2)

      4 protel制板及焊接

      4.1 原理圖(圖3)

      4.2 焊接及調(diào)試

      正確焊接各芯片個管腳連接必須查閱各種資料并記錄,以確保在焊接過程和調(diào)試過程中芯片不被燒壞,同時確保整個電路的正確性。在焊接完后每塊芯片都用萬用表檢測,看是否有短接等,還有焊接時要盡量使布線規(guī)范清晰明了,這樣才有利于在調(diào)試過程中檢查電路。調(diào)試階段時發(fā)現(xiàn)搶答器數(shù)碼管顯示選手編號不穩(wěn)定。調(diào)試是發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下主持人開關(guān)時電路斷電,當(dāng)松開后數(shù)碼管顯示始終為7,經(jīng)過一個多小時對電路用萬用表逐個檢查,發(fā)現(xiàn)是開關(guān)觸焊接錯誤,通過改正焊接后電路能正常工作。

      5 設(shè)計(jì)總結(jié)

      通過本設(shè)計(jì),明確電路板的的設(shè)計(jì)與制作過程,給今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),期間翻閱了各類資料,設(shè)計(jì)電路是關(guān)鍵,仿真環(huán)節(jié)必不可少,焊接過程更要精益求精,沒有達(dá)到預(yù)期效果更不能氣餒,更要有耐心、恒心及信心,差錯糾錯,注意細(xì)微環(huán)節(jié),完成電路的實(shí)現(xiàn)。

      圖2 搶答器電路Multisim仿真結(jié)果

      圖3 protelDXP2004所繪制的搶答器原理圖

      劉守義,鐘蘇.數(shù)字電子技術(shù).西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2001

      Design and implementation of eight Responder

      Wang Ran
      (Xi'an Vocational and Technical College,710032)

      The paper introduced the design,simulation and realization of the Eight-way Responder circuit,Two sets of feasible design scheme have been proposed:The first scheme,Latch circuitusing the chip of 74ls373,Encoding circuit using the chipof 74ls148,Display circuitusing the chip of 74ls48 and the Nixie tube;The secondscheme,The control circuit using the chip of CD4511,witch have the function forlatch,decoding and driving circuit;Display circuit using the Nixie tubedirectly.

      the buzzer;coding;decoding;latches

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