第二章 开发工具及相关技术
2.1 设计中使用的芯片介绍
（1）CD4532 8线-3线优先编码器 CD4532B的功能是8位输入（D7-D0）3位二进制输出的优先编码器，8个输入端的输入优先级次序依次为D7—D0。如右图2.1，当片选使能端EI是低电平的时候该优先编码器被禁止工作。当EI时高电平时编码器工作，即将最高优先级的输入端编为二进制的代码显示在输出端Q2-Q0，同时片选信号端GS为高电平以表示编码器正处于工作状态。当输入端没有输入时（输入全部为低电平）输出使能端EO为高电平。如果任何一个输入端有输入（即有输入端为高电平），EO为低电平同时低于该输入端优先级的任何请求将无效。
图2.1 CD4532引脚图
本次课题设计中运用两片CD4532进行8位以上选手的编码。选手的抢答方式为开关的闭合使之信息传输到优先编码器的输入端。 （2）74HC373 八D锁存器
如图2.2为74HC373外部管脚图。Vcc接电源，Di为数据输入端，Oi为数据输出端，GND接地。
图2.2 74HC373外部管腿图
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图2.3 74HC373逻辑图
如图2.3为74HC373的逻辑图，由逻辑图可以看出74HC373内部就是由八个D触发器构成，可以储存八位二进制数。在设计中我们是利用74HC373对第一个抢答选手的编码信息进行存储的，如果是八人抢答则是是存储三位二进制数，如果是十人抢答则存储的是四位二进制编码。
图2.4 74HC373真值表
由图2.4可知当 OE 为高电平时，O0~O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。
在本课题设计中该芯片的功能编码器输出的第一个数据进行储存，同时通过编码器的工作状态标志GS加上三个非门来控制74HC373的使能工作端，因为当编码器有第一个选手的编号输出时，工作转态标志GS为1经过三个非门后变为0后接在74HC373芯片中高电平有效的使能输入端ENG使之不能工作，而在这个GS的信息传输到ENG的过程中由于经过了三个非门，时间较编码器数据输出端的编码信息传送到锁存器的数据输入端长，因此能够保证只锁存第一个从编码器传输过来的数据，并将其输送到输出端，随后便停止工作。
（3）74HC283 4位超前进位加法器
74HC283的主要功能是4位二进制与4位二进制数的相加求和，逻辑图如图2.5左边的Ai与Bi为两四位加数各位上的数值，i大的为高位。C为低位的进位。右边的Si为输出和，Co为向高位的进位。
本设计中利用74HC283加法器主要是使选手抢答编号加1，区分无选手抢答时编码器输出的0，因为编码选手抢答信息是从0开始的，所以通过编码器的工作标志GS来控
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制加法器的工作，从而区分开无选手抢答的0和选手抢答信息编码的0。再将求得的和通过逻辑关系输送到断码管上显示选手编号，同时通过译码器译出选手编号，将信息传送到与选手对应的显示灯上，使之点亮。
图2.5 74HC283的逻辑框图
（4）74HC192可逆计数器
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。本设计中主要利用它进行倒计时装置。首先介绍它的逻辑功能。图2.6为74HC192引脚图与逻辑符号，通过图2.7很清楚可以看出它的功能。MR为低电平有效的使能控制端，即当MR接0时，芯片可以正常工作，接1时，芯片不工作，CPu和CPd分别为低电平有效的加减计数控制端，即当CPu接0，CPd接1时，芯片进行加计数，相反则进行减计数。PL为低电平有效的置数控制端，当PL接0时，置数有效，可以控制计数范围。
图2.6 74HC192引脚图与逻辑符号
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图2.7 74HC192真值表
2.2设计电路介绍
本次设计主要运用2.1中介绍的几种芯片来实现抢答器的功能，首先主持人通过开关控制倒计时装置开始倒计时，在倒计时时间内，选手可以抢答。倒计时装置主要通过74HC192的减计数功能实现。如图2.8所示的倒计时系统。
图2.8 倒计时装置
在设计中选手的抢答是通过开关来传递抢答信息，通过CD4532八线三线优先编码器来对选手的抢答信息进行编码，如1号选手抢答则编码器输出000，二号选手抢答输出001，八号选手抢答则输出111。如选手个数大于8，则可用两片CD4532进行扩展。
当编码器有数据输出时，即有选手开始抢答了，我们需要把第一个输出的抢答信息进行存储，于是我们用到了具有存储功能的74HC373来对第一个抢答选手的编码信息存储，但不能被之后抢答的选手编码信息覆盖，于是我们用编码器的输出信号GS通过三个逻辑非门来作为74HC373的使能控制端，这样就达到了存储器只储存第一个传输过来
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的选手编码信息。
存储的编码信息最后要被显示出来，本设计中有两方面的显示，其一是将选手的编号输出到段码管上，其二是对应选手的的灯泡点亮，在这个过程中我们首先对编码进行译码。在译码过程中，有一个问题需要解决，就是将无选手抢答信息时编码器输出的000和第一号选手抢答时的编码000区分开来，这里我们用到了74HC283四位加法器对有选手时输出的编号进行加1，使得以前的000到111表示的8位选手改为0001到1000，从而区分开无选手抢答时编码输出的0000。然后把加法器输出的和连接到断码管上显示选手编号。同时通过74HC151对和进行译码，因为译码器输出的是底电平有效，所以将译码信息反向连接在与选手对应的灯泡上，即可使与选手对应的灯泡点亮。整个电路图如图2.10。
2.3Multisim仿真软件介绍
Multisim是Interctive Image Technologies公司推出的一个专门用于电子电路
仿真和设计的软件，目前在电路分析、仿真与设计等应用中较为广泛。该软件以图形界面为主，采用菜单栏、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟练程度自如使用。下面主要针对Multisim13.0软件中基本的仿真与分析方法做简单介绍。 功能：
1．直观的图形界面
整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的。如下图2.9为Multisim13.0的工作界面。
图2.9 Multisim13.0的工作界面
件。
2．丰富的元器件
提供了世界主流元件提供商的超过17000多种元件，同时能方便的对元件各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元器件。
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