優(yōu)先編碼器是數(shù)字系統(tǒng)中實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)管理的一個重要邏輯部件。一般編碼器的輸入端只能有一個為有效信號，才能進行編碼。優(yōu)先編碼器的各個輸入不是互斥的，它允許多個輸入端同時為有效信號。優(yōu)先編碼器的每個輸入具有不同的優(yōu)先級別，當(dāng)多個輸入信號有效時，它能識別輸入信號的優(yōu)先級別，并對其中優(yōu)先級別最高的一個進行編碼，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出代碼。
D觸發(fā)器具有在時鐘脈沖上升沿或下降沿觸發(fā)的特點，當(dāng)時鐘脈沖上升沿或下降沿時刻，輸入端D的值傳輸?shù)捷敵龆恕Ｕ嬷当砣缦拢?/div>
數(shù)碼顯示器用帶譯碼功能的4線的七段顯示數(shù)碼管。
圖 7
用于控制清零和工作的按鈕。
圖 8
控制電路由觸發(fā)器和輸入信號一起控制電路的工作。
圖 9
原理：如上圖所示，4個觸發(fā)器的置數(shù)端都置為高電平，這樣在開始工作時觸發(fā)器的Q非端為1，當(dāng)輸入信號有高電平信號時，通過與門觸發(fā)器開始工作，經(jīng)過觸發(fā)器將信號傳輸?shù)斤@示數(shù)碼管，而第4個觸發(fā)器Q非端變?yōu)榈碗娖�，返回到與門鎖定觸發(fā)器的狀態(tài)，這樣將信號鎖住，其他按鈕信號就將不會顯示。
如圖實驗選擇燈來表示信號的鎖定。
計數(shù)器的時鐘由秒脈沖電路提供。秒脈沖電路的提供可以有兩種選擇方案:
方案一:用555構(gòu)成的多諧振蕩器構(gòu)成。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換，故又稱它為無穩(wěn)態(tài)電路。由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖10所示，R1，R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端(6腳)和低電平觸發(fā)器(2腳)并接后接到R2和C的連接處，將放電端(7腳)接到R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容c來不及充電，電容器兩端電壓uc為低電平，小于(1/3)Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出uo為高電平，放電管VI截止。這時，電源經(jīng)R1，R2對電容c充電，使電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc.上升到(2/3)Vcc時，輸出uo為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把uc從(1/3)Vcc上升到(2/3)Vcc這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間TPH的長短與電容的充電時間有關(guān)。充電時間常數(shù)T充=(R1+R2)C。不難理解，接通電源后，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在(1/3~2/3)Vcc之間變化。
圖 11
振蕩頻率為
方案二:有石英晶體振蕩器提供時鐘脈沖。石英振蕩器簡稱為晶振，它是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場的作用時會產(chǎn)生機械振動，當(dāng)交變電場的頻率與田英晶體的固有頻率相同時，振動便變得很強烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振回路、濾波器等。由于石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。
經(jīng)過比較，多諧振蕩器頻率穩(wěn)定性比石英晶體振蕩器較差，而且其精確度也遠沒有石英晶體振蕩器那么高，但是考慮到在此次電路中的實際情況，石英晶體振蕩器的造價等要求高于多謝振蕩器，所以采用方案--的多謝振蕩器來提供時鐘脈沖。如圖12所示。多諧振蕩器無需外加輸入信號就能在接通電源自行產(chǎn)生矩形被輸出。我們設(shè)定產(chǎn)生的時鐘脈沖的時間間隔是一秒，根據(jù)
計算可以得出電阻R與電容c的關(guān)系，給定電容值，可適配解出電阻值得到如下圖的電路:
圖 12
報警電路只是采用了一個蜂鳴器和LED發(fā)光二極管構(gòu)成，起電路如圖 13所示。
圖 13
時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，需要完成三項功能:
- 主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，搶答電路和限時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。
- 當(dāng)競賽選手按動搶答健時，搶答電路和限時電路停止工作。
- 當(dāng)限定的搶答時間到，無人搶答時搶答電路和限時電路停止工作。本設(shè)計采用門電路對控制開關(guān)、搶答電路、定時電路進行連接。
如圖 14所示
圖 14
Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司(Interactive Image】Technoligics簡稱IT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境，輕松設(shè)計電路;通過交互式SPICE仿真，迅速了解電路行為;借助高級電路分析，理解基本設(shè)計特征;通過一個工具鏈，無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試;通過改進、整合設(shè)計流程，減少建模錯誤并縮短上市時間。
a.主持人將控制開關(guān)撥到開始位置，搶答電路和限時電路進入正常工作狀態(tài)。
b.在在規(guī)定時間內(nèi)當(dāng)選手按動搶答鍵，搶答電路和限時電路停止工作，同時數(shù)碼管顯示相應(yīng)選手的編號，指示燈亮起。
c.在規(guī)定時間內(nèi)無人搶答，搶答電路和限時電路停止工作，選手再按搶答鍵，將不會顯示編號，同時限時電路顯示00，報警器報警，報警指示燈亮起。
設(shè)計按照的電路圖連接器件，在仿真軟件上進行調(diào)試，出現(xiàn)如下問題：
(1)連線問題，元器件之間不能正常連接，連線交叉過多，電路圖看起來十分混亂。
(2)元件參數(shù)的計算選擇不是很合理，電容、電阻的參數(shù)選擇未能使輸出時鐘脈沖的時間達到理論要求。
主要就是上述的問題，對上述問題的解決方法是:
（1）在元件之家以添加節(jié)點的方式使其正常連接，同時更,改元器件放置位置，重新選擇管腳連接順序，再次布線。
（2）通過查閱資料，修改給定的電容參考值，重新計算電阻的值，多次修改調(diào)試，直到到達理論值。
通過這次設(shè)計，我學(xué)會了許多課本上學(xué)不到的東西，同時也加強了我的動手、思考和解決問題的能力，受益匪淺。
為了弄懂74LS系列芯片的功能，我從圖書館里借來了好幾本書，同時也在網(wǎng)上找了資料再到邏輯功能，經(jīng)過一番努力終于解決，還有其它的芯片的功能也要慢慢的去琢磨。而在設(shè)計過程中，我覺得是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，同時平時課間又沒有好好的運用額理解個個元件的功能，而且考試的內(nèi)容有限，所以在這次設(shè)計過程中，我們了解很多元件的功能，對其在電路中的使用有更多的認識。
從前的學(xué)習(xí)過程過于浮淺，只是流于表面的理解，而現(xiàn)在要做設(shè)計，就不得不要求我們對所用到的知識有更深層次的理解。因為設(shè)計的內(nèi)容比及書本中的理論知識而言，更接近于現(xiàn)實生活，而理論到實踐的轉(zhuǎn)化往往是一個艱難的過程，它猶如一只攔路虎，橫更在我們的面前。但是我們毫不畏懼，因為我們相信我們能行。
這幾天的主要任務(wù)是設(shè)計和仿真出主體電路。雖然在設(shè)計中會遇到這樣那樣的問題，有時認為是正確的，而在仿真中卻出現(xiàn)了這樣那樣的問題。比如說在設(shè)計好的主電路圖要實現(xiàn)南北各燈泡的狀態(tài)，電路圖我認為是對的，而在仿真的是后去出現(xiàn)了問題，就是出現(xiàn)了一個出狀態(tài)，其它的都是正確的，經(jīng)過了反復(fù)的檢查沒什么問題，其實沒有問題，在實際中就不會出現(xiàn)了這種問題，所以有不懂的還是要問老師，那樣還節(jié)省很多的時間。
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全部資料51hei下載地址(由于水平有限,時間倉促,Multisim仿真還存在很多問題,比如上圖的2字顯示不全,還請大神們指導(dǎo)如何修改啊)：
倒計時帶報警八路搶答器.rar
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八路搶答器仿真文件及其實驗報告
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輸出端： A0~A2（低電平有效）
使能輸入端：低電平有效
擴展輸出端：
=0時，表示編碼器工作，
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