(1)在給定5V直流電源電壓的條件下設(shè)計一個可以容納四組參賽者的搶答器，每組設(shè)定一個搶答按鈕供參賽者使用。

(2)設(shè)置一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān)K（該開關(guān)由主持人控制），當開關(guān)K被按下時，搶答開始，打開后搶答電路清零。

(3)搶答器具有一個搶答信號的鑒別、鎖存及顯示功能。即有搶答信號輸入時，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示出來。此時再按其他任何一個搶答器開關(guān)均無效，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持不變，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。

(4)搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設(shè)定。當節(jié)目主持人按下“開始”按鈕后，要求定時器立即倒計時，并在顯示器上顯示。

(5)參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。

(6)如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示0。

可將整個系統(tǒng)分為三個主要模塊：搶答鑒別模塊；搶答計時模塊；搶答計分模塊。整個系統(tǒng)的組成框圖如下圖1所示。

(1)學習與研究相關(guān)的《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》理論知識，查閱資料，拿出可行的設(shè)計方案。

(2)根據(jù)設(shè)計方案進行電路設(shè)計，完成電路參數(shù)計算、元器件選型、繪制電路原理圖；電路設(shè)計包括：搶答鑒別模塊設(shè)計；搶答計時模塊設(shè)計；搶答計分模塊設(shè)計。

(3)進行電路軟件仿真測試（如：Multisim 11.0、Proteus、 Altium Designer等），獲得實驗數(shù)據(jù)，驗證設(shè)計有效性。

74LS190D：

圖2 74LS190D功能圖

如圖2所示,此芯片進行加減數(shù)功能，初始狀態(tài)，A，Ｄ端均接高電平，輸入為１００１，十進制碼數(shù)字“９”，當U／Ｄ端接入高點平時，進行減數(shù)功能，ＬＯＡＤ為置位端，低電平有效，當接入一低電平，開始工作，置數(shù)到“９”，ＲＣＯ為借位端。ＣＬＫ為鎖存功能，當接入一高電平時，鎖存器工作，計時電路暫停。

74LS175N：

圖3 74LS175N功能圖

如圖3所示,此芯片為一4D觸發(fā)器，一段接受信號，高電平，輸出Q為高電平，電路工作，同時CLK端進行鎖存功能，其余觸發(fā)器無法工作。

74LS148D：

圖4 74LS148D功能圖

如圖4所示是一BCD三位二進制編碼器，低電平有效，當輸入端接收低電位時，電路工作。將十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為三位二進制。

（1）搶答及鎖存功能：

此功能需要一片雙D觸發(fā)器74LS175N芯片完成（圖5所示芯片），當其中以為選手開始搶答時，D觸發(fā)器接受高電平信號，這時Q1輸出高電平，其余均為低電平，所以其中一蜂鳴器響。同時Q1’輸出為低電平， 其余均為高電平，進過與門，輸出仍為低電平，經(jīng)過一個四輸入與非門，輸出只為高電平，鎖存器發(fā)生作用，開始進行鎖存。  

圖5 74LS175N功能圖

圖6 鎖存功能

（2）顯示搶答功能

這一部分功能的實現(xiàn)需要一片三位二進制BCD編碼器74LS148D來實現(xiàn)  ( 圖7所示芯片），當其中一位選手開始搶答時，Q1’輸出低電平，從而，芯片工作開始編碼，D1對應二進制碼001，進而顯示屏上顯示數(shù)字1，以此類推，依次顯示2，3，4分別代表四位選手的代號。

圖7 BCD編碼器74LS148D功能圖

實現(xiàn)此功能需要一片74LS190D芯片實現(xiàn)（圖8），四位二進制減數(shù)器，分別從1001—0000，顯示器上顯示從9-0的遞減計時。遞減到0時，LED5亮，從而搶答無效。

圖8 74S190D功能圖

編碼器是將具有某種特定含義信號的議成二進制代碼的電路，需要選用集成8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148D和顯示器實現(xiàn)。如圖9。

圖9 8線-3線編碼器

圖10 總框圖(包含搶答，計時，顯示功能)

當一號選手開始搶答，計時電路開始工作，倒計時4秒后搶答器搶答成功，倒計時電路鎖存。

一號蜂鳴器發(fā)出聲響，LED1亮，顯示屏上顯示一號選手數(shù)字。搶答器成功運行。（圖11所示）

                       圖11 有人搶答時搶答器顯示

當無人強答時，倒計時電路一直工作，到“0”顯示，LED5亮，此時搶答無效。（圖12所示）

圖12 無人搶答時搶答器顯示

Multisim 可以很方便的實現(xiàn)計算機仿真和虛擬實驗，真的很有趣，它讓我感到了以前學的空洞的知識有了依附，能夠驗證我們學的到底是對是錯，在認為是書本錯了的時候，有了可以驗證的工具。

但是Multisim在連線的時候很不方便，它要求節(jié)必須要與原件之間多于一個格，就算開始時連得很整齊，但是如果改變一個元件的位置是就有可能亂的讓人眼花繚亂，在做這個仿真實驗時，第一次搭線由于元器件的擺放的位置的問題線路很亂，以至于我要再加功能的時候根本找不清應該怎么連，所以不得不重新連了一次，這個是最耗費我的時間的。

通過這次的仿真實驗我收獲到了很多，最重要的是我知道了到哪里去運用在課本上學到的專業(yè)課知識。一開始的時候，老師讓我們自己做，我真得覺得自己做不了，可是一個星期下來，其實自己也能做，原理也不是很復雜，很多都懂了，芯片之間的作用，從而更加完善了自己在數(shù)電上的專業(yè)學習。

附錄：元件清單

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