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用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)四人搶答器
河南省駐馬店財(cái)經(jīng)學(xué)校 花文俊 2014/4/2 13:26:09
摘 要：用74LS175N四D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的四人搶答功能，用555定時(shí)器控制計(jì)時(shí)從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)無(wú)人搶答時(shí)的報(bào)警功能，在計(jì)時(shí)方面則用74LS192N計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，并用74LS247N來(lái)顯示共陽(yáng)極數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)。其中，74LS192N的預(yù)置數(shù)從高到低依次接1001（對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為9）， 其DWN端接高電平實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)。
關(guān)鍵詞：555計(jì)時(shí)器；顯示器；芯片；計(jì)數(shù)器
1.設(shè)計(jì)方案
1.1課題分析與研究
充分了解設(shè)計(jì)要求，明確設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全部功能、要求及技術(shù)指標(biāo)；熟悉處理信號(hào)與控制對(duì)象的各種參數(shù)、關(guān)系和特點(diǎn)。
表1 74LS175N功能表
1.2器件功能
（1）74LS192計(jì)數(shù)器：輸出由一片74LS192和BCD七段數(shù)碼管顯示器組成。信號(hào)脈沖通過(guò)74LS192的5端口輸入，然后74LS192開(kāi)始計(jì)數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算。74LS247有四輸入端，七輸出端，輸入端與計(jì)數(shù)器相連，輸出端與數(shù)碼管顯示器相連，如圖2所示。本次設(shè)計(jì)中，除GND接地，輸入輸出端外，其余端均接高電平。
（2）發(fā)光二極管：由4個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管，每一個(gè)連接一個(gè)電阻并與地相連。
表2 74LS247 BCD七段顯示譯碼器功能表
十進(jìn)制
功 能 輸 入 端 輸 出 端 字形
A3 A2 A1 A0 a b c d e f g
滅燈 × × 0 × × × × 1 1 1 1 1 1 1 全滅
試燈 × × 1 × × × × 0 0 0 0 0 0 0 8
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 × 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1
2 1 × 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2
3 1 × 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3
4 1 × 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 4
5 1 × 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 5
6 1 × 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 6
7 1 × 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7
8 1 × 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8
9 1 × 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 9
（3）555定時(shí)器：振蕩電路是循環(huán)彩燈的一部分，電容充放電的速度決定了電路的振蕩頻率R1 .R2 .C決定了多諧振蕩器的周期，即決定了形成的方波的頻率，利用閉合回路中的負(fù)反饋?zhàn)饔每梢援a(chǎn)生自激振蕩，利用閉合回路中的延遲負(fù)反饋?zhàn)饔靡材墚a(chǎn)生自激振蕩，只要負(fù)反饋?zhàn)饔米銐驈?qiáng)。為了得到頻率更加準(zhǔn)確的頻率信號(hào)，加入了電容和電阻，其中電容為0.01微法，電阻為47k歐姆。
555定時(shí)器內(nèi)含一個(gè)由三個(gè)阻值相同的電阻R組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生 VCC和 VCC兩個(gè)基準(zhǔn)電壓；兩個(gè)電壓比較器C1、C2；一個(gè)由與非門(mén)G1、G2組成的基本RS觸發(fā)器（低電平觸發(fā)）；放電三極管T和輸出反相緩沖器G3。
表3 74LS192功能表
圖1 74LS192管腳圖
圖2 74LS192邏輯圖
1.3構(gòu)思總體設(shè)計(jì)方案
根據(jù)系統(tǒng)邏輯功能將系統(tǒng)分解，畫(huà)出系統(tǒng)的原理框圖；確定框圖間各種信號(hào)的邏輯關(guān)系與時(shí)序關(guān)系。任何復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)都可以逐步劃分成不同層次、相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)子系統(tǒng)的邏輯關(guān)系、時(shí)序等的分析，最后可以選用合適的數(shù)字電路器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。將各子系統(tǒng)組合起來(lái)，便完成了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。按照這種由大到小，由整體到局部，再由小到大，由局部到整體的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就可以避免盲目的拼湊，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
2. 方案實(shí)施
2.1單元電路繪制與仿真
選擇合適的數(shù)字器件，應(yīng)用DXP或其他EDA軟件繪制各單元的邏輯電路圖。標(biāo)注各單元電路輸入輸出信號(hào)的波形。原理圖中所用的元件應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)號(hào)；電路的排列一般按信號(hào)流向由左至右排列；重要的線路放在圖的（未完，下一頁(yè)）
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