《数字电子技术》课程设计说明书-八路数字定时抢答器设计仿真与制作.doc

武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书1目录1引言31.1Proteus简介31.2八路抢答器摘要32设计任务与要求42.1设计任务42.2功能要求43方案选择53.1方案一53.2方案二64电路设计74.1单元电路设计74.1.1抢答电路74.1.2定时电路104.1.3秒脉冲产生电路124.1.4报警电路134.1.5控制电路134.2抢答器整体电路155电路仿真186元器件介绍206.1元器件清单206.2元器件简介207心得体会228参考文献239附件24武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书2八路数字定时抢答器设计仿真与制作1引言1.1Proteus简介Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试，这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供SchematicDrawing、SPICE仿真与PCB设计功能，可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。1.2八路抢答器摘要本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。关键词：八路,抢答器,设计,定时，计时，报警Inthispaper,theelectriccircuitanddesigningthoughtofanansweringracerbasedonthecommon-usedseriesof74ICwith8-wireisintroduced,anditsfunctionisalsodescribed.Theansweringracesfunctionincludestiming,counting,andalarming,besidesthebasicfunctionofanansweringracer.Thehostsetstheprovidedtimefortheansweringracethroughthetime-settingswitch,afterthisthesystemwillcountdownthetimeautomatically.Ifanybodyanswerthequestionontime,thecountingoftimewillstop；Ifnobodyanswerthequestionontime,thealarmwillgiveoutsomesound,helpingthehostknowtheraceinthisturnisofnouse,sothefunctionofalarmingisachieved.Keywords:8-wire,answeringracer,design,timing,counting,alarming武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书32设计任务与要求1.1设计任务选择适当的器件设计一个电路，使它能够实现八路定时抢答器。本次课设分基本设计和扩展设计两部分，基本设计为抢答器电路，扩展电路包括定时电路、报警电路、时序控制电路、整机电路。在完成基本设计任务的基础上，可对抢答器进行进一步的完善设计，时期抢答器的功能更具实用性。具体任务：(1)八组参赛者在进行抢答时（用八个LED数码管）代表，当抢先者按下前面的按钮时，抢答器能准确地判断出抢答者，并以声、光为标志。(2)抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。(3)抢答应具有一个总开关。(4)使抢答器具有限时（抢答时、回答问题时）功能，时间到时应发出声响，同时，时间数据要用数码管显示出来。(5)有选手抢答时时间停止，报警电路发出报警信号，以提示灯光为标志。1.2功能要求(1)设计一个智能竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参赛，他们的标号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。(2)给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭）和抢答的开始。(3)抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此为，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书43方案选择3.1方案一方案一原理图如下：图1方案一原理框图其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答按钮时，抢答器要完成以下四项工作：优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；扬声器发出短暂响声，提醒节目主持人注意；控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。这种方案原理比较简单，但组装电路比较麻烦，控制电路部分要用几种芯片，相对繁琐。3.2方案二方案二原理图如下：