武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1目錄1引言31.1Proteus簡(jiǎn)介31.2八路搶答器摘要32設(shè)計(jì)任務(wù)與要求42.1設(shè)計(jì)任務(wù)42.2功能要求43方案選擇53.1方案一53.2方案二64電路設(shè)計(jì)74.1單元電路設(shè)計(jì)74.1.1搶答電路74.1.2定時(shí)電路104.1.3秒脈沖產(chǎn)生電路124.1.4報(bào)警電路134.1.5控制電路134.2搶答器整體電路155電路仿真186元器件介紹206.1元器件清單206.2元器件簡(jiǎn)介207心得體會(huì)228參考文獻(xiàn)239附件24武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2八路數(shù)字定時(shí)搶答器設(shè)計(jì)仿真與制作1引言1.1Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達(dá)30多個(gè)元件庫(kù)。Proteus軟件提供多種現(xiàn)實(shí)存在的虛擬儀器儀表。此外，Proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。Proteus軟件提供豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試，這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。提供SchematicDrawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計(jì)功能，可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真。Proteus提供了大量的元件庫(kù)，有RAM、ROM、鍵盤(pán)、馬達(dá)、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實(shí)驗(yàn)教程，就可相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等。1.2八路搶答器摘要本文介紹了一種用74系列常用集成電路設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。主持人通過(guò)時(shí)間預(yù)設(shè)開(kāi)關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無(wú)效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。關(guān)鍵詞：八路,搶答器,設(shè)計(jì),定時(shí)，計(jì)時(shí)，報(bào)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武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)32設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)任務(wù)選擇適當(dāng)?shù)钠骷O(shè)計(jì)一個(gè)電路，使它能夠?qū)崿F(xiàn)八路定時(shí)搶答器。本次課設(shè)分基本設(shè)計(jì)和擴(kuò)展設(shè)計(jì)兩部分，基本設(shè)計(jì)為搶答器電路，擴(kuò)展電路包括定時(shí)電路、報(bào)警電路、時(shí)序控制電路、整機(jī)電路。在完成基本設(shè)計(jì)任務(wù)的基礎(chǔ)上，可對(duì)搶答器進(jìn)行進(jìn)一步的完善設(shè)計(jì)，時(shí)期搶答器的功能更具實(shí)用性。具體任務(wù)：(1)八組參賽者在進(jìn)行搶答時(shí)（用八個(gè)LED數(shù)碼管）代表，當(dāng)搶先者按下前面的按鈕時(shí)，搶答器能準(zhǔn)確地判斷出搶答者，并以聲、光為標(biāo)志。(2)搶答器應(yīng)具有互鎖功能，某組搶答后能自動(dòng)封鎖其他各組進(jìn)行搶答。(3)搶答應(yīng)具有一個(gè)總開(kāi)關(guān)。(4)使搶答器具有限時(shí)（搶答時(shí)、回答問(wèn)題時(shí)）功能，時(shí)間到時(shí)應(yīng)發(fā)出聲響，同時(shí)，時(shí)間數(shù)據(jù)要用數(shù)碼管顯示出來(lái)。(5)有選手搶答時(shí)時(shí)間停止，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以提示燈光為標(biāo)志。1.2功能要求(1)設(shè)計(jì)一個(gè)智能競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參賽，他們的標(biāo)號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。(2)給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅）和搶答的開(kāi)始。(3)搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。此為，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)43方案選擇3.1方案一方案一原理圖如下：圖1方案一原理框圖其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始”狀態(tài)，宣布“開(kāi)始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；揚(yáng)聲器發(fā)出短暫響聲，提醒節(jié)目主持人注意；控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；控制電路要使定時(shí)器停止