八路抢答器Proteus仿真资料 - 嵌入式系统编程 -
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八路抢答器Proteus仿真资料
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八路抢答器Proteus仿真资料
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兄弟 怎么打不开啊:L 怎样能看到程序和电路图啊 帮帮忙说下 谢谢了
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你电脑上有仿真器就能打开的啊~
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不错,顶顶啊~~楼主强人~~
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好好，相当不错！
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哈哈，楼主不错！
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感谢楼主:D
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我想要仿真图啊～～我机子上没有Proteus,打不开，谁能截个图出来谢了～～
.好想来一次安静的认真的努力的唐吉坷德式的单恋……
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最近正在学习呢，多谢1
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正在找proteus 方面的资料，谢谢了。
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看看你的东西&&学习学习
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哈哈，楼主不错
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感谢感谢楼主
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楼主厉害，如果有解释就更好了
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撒打发似的发
德国的法国的风格
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太好了 下来看看 谢谢LZ！
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太感谢楼主 太强了 牛人啊 很有用啊 啊啊找了三个小时终于找到了哈
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八路抢答器 课程设计
成绩课程设计说明书课程设计名称： 课程设计名称： 题 学 生 专 学 指 导 目： 姓 名： 业： 号： 教 师：电子技术课程设计 八路抢答器电气工程与自动化龙驹日期：2010 年 7 月 1 日西华大学课程设计说明书八路抢答器摘 要：该设计中八路抢答器主要分为三个部分：抢答部分、计时部分、报警部分。抢答部分由 74LS573 锁存器及 74LS48 译码显示等主要器件组成。两片 74LS192 和 两片 74LS48 共同组成计时部分。两个 555 芯片分别组成单稳态触发器和多谐振荡器构 成报警电路。在整个设计中主持人通过控制总开关完成了对整个抢答器的总体控制和置 数控制。通过 proteus 仿真验证该项设计的正确性和功能的完整性。关键词 关键词：74LS573 锁存器,74LS192 计数器，74LS48 译码器，555 多谐振荡器，555 单稳态触发器Abstract：The design of eight-way Responder is divided into three parts: the answer inpart, part time, alarm parts. Answer in part by the 74LS573 and 74LS48 latch decoding shows the composition of major components. 2 and the two 74LS48 74LS192 constitute count, home number, decoding time part of the common component. Composed of two 555 chips were flip-flops and monostable multivibrator constituted alarm circuit. Over the entire design of completed by controlling the main switch on the answering device number of the overall control and home control. Pretus ISIS simulation through the design of the correctness and completeness of functionality.Keywords:74LS573Latch,74LS48Decoder,74LS192counter,555Multivibrator,555One-sho西华大学课程设计说明书目录1 前言............................................................................................................................ 1 2 总体方案设计............................................................................................................ 2 2.1 方案比较........................................................................................................ 2 2.2 方案论证........................................................................................................ 3 2.3 方案选择........................................................................................................ 4 3 单元模块设计............................................................................................................. 5 3.1 抢答电路........................................................................................................ 5 3.2 抢答锁存、编码电路.................................................................................... 5 3.3 定时电路........................................................................................................ 6 3.4 报警电路........................................................................................................ 7 3.5 整个系统的时序控制电路............................................................................ 8 4 软件设计原理............................................................................................................ 9 4.1 软件结构图.................................................................................................. 10 4.2 工作流程框图.............................................................................................. 11 5 系统调试................................................................................................................... 12 5.1 系统仿真总图.............................................................................................. 12 5.2 系统仿真参数设置...................................................................................... 12 5.3 系统调试...................................................................................................... 12 5.4 调试结果分析.............................................................................................. 15 6 系统功能、指标参数............................................................................................... 17 6.1 系统功能介绍.............................................................................................. 17 6.2 计器件及参数.............................................................................................. 17 6.3 系统功能及指标参数分析.......................................................................... 17 7 结论........................................................................................................................... 19 8 总结与体会............................................................................................................... 20 9 谢辞........................................................................................................................... 21 10 参考文献................................................................................................................. 22 附录 1：系统电路原理总图....................................................................................... 23 附录 2：系统仿真原理总图....................................................................................... 24 附录 3：系统 PCB 总图 ............................................................................................. 251西华大学课程设计说明书1 前言随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争 裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等,因此出现了抢答器。抢答器一般 是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢 答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型 智能的抢答器，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功 能并简化其电路结构。抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识 竞赛、文艺活动等场合。传统普通抢答器主要存在以下缺陷： 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而 对没有违规的有效抢答信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效。 当有多个违规抢答时，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个，或利用 抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕 后电子元件被固定。各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有 优先权。普通抢答器存在不公平性。 当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个而出现“漏洞” 。 为了适应现代电子技术飞速发展的需要，更好的培养出 21 世纪的应用型人才， 每个高校都开设的《数字电子技术基础》这门课程。判断一名 21 世纪的大学生 是否符合应用型人才的标准，数字电子技术的实际应用能力也在其中起到了举 足轻重的地位！随着社会不断的发展，电子技术也的到了飞速的发展，各中电 子产品的质量也的到了质的突飞猛进。其中的抢答器也由以前的简单、功能单 一的电路，变为现在复杂、实现功能多的电子产品。 目前在现在这个社会抢答器的运用相当普遍，在竞赛、文体娱乐活动（抢 答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示 灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。比如说我们看电视节 目《正大综艺》中许多时候都要用抢答器。抢答器在现在这个高压的工作环境 下， 娱乐已经成为一种最好休息方式。 在娱乐中最常用的电子设备就是抢答器。 作为现在工科的大学生。对一这一简单耐用运用非常广泛的设备。我们有必要 好好学习并全面的加深对它原理的理解和对它的认识与运用。1西华大学课程设计说明书2 总体方案设计对同一种目的的实现，可以用不同的方案，下面就着重介绍以下两种方案 对同一目的的实现方法，并比较两种方案的优劣。2.1 方案比较2.1.1 方案一 在抢答器中我们主要运用了数字电子技术的几种基本芯片。其中最用的最 多的就是 74LS 系列的芯片。 在本设计中运用了 74LS192， 74LS48 以及锁存器这 一系列的逻辑集成电路。在报警这一块电路中 555 芯片是运用最多。在数字电 子技术中 555 芯片运用相当广泛，单稳态触发器、斯密特触发器和各种控制端 的信号系统框图如图 2.1 所示。抢 答 按 钮优先编 码电路锁 存 器译 码 电 路抢 答 显 示主持人 控制开 关控 制 电 路报警和提 示音电路时钟脉 冲产生定 时 电 路显 示 译 码定 时 显 示图 2.1 方案一的系统框图 工作原理简述：接通电源后，主持人将开关拨到&清零&状态，锁存器处于 禁止状态，抢答显示器灭灯，控制定时电路，定时器显示由主持人设定时间； 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，控制 报警和提示音电路发出间断声响提示。当定时时间到，却没有选手抢答时，控 制报警和提示音电路发出连续的声音， 并封锁输入电路， 禁止选手超时后抢答。 选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当2西华大学课程设计说明书一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次 抢答必须由主持人再次操作&清除&和&开始&状态开关。 2.1.2 方案二 系统框图如图 2.2 所示。抢 答 按 钮锁 存 器优先编 码电路译 码 电 路抢 答 显 示报 警 主持人 控制开 关 时序控制 电路 电 路提示音电 路时钟脉 冲产生定 时 电 路显 示 译 码定 时 显 示图 2.2 方案二的系统框图 工作原理简述：接通电源后，主持人将开关拨到&清零&状态，锁存器处于 禁止状态，时序控制电路控制抢答显示器灭灯，同时由主持人控制定时电路设 定抢答时间；主持人将开关置“开始”状态，强大显示器人为灭灯状态，宣布& 开始&抢答器工作，定时器开始倒计时，提示音电路给出间断声响提示。当定时 时间到，却没有选手抢答时，报警电路报警，同时控制锁存器封锁输入电路， 禁止选手超时后抢答。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编 号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显 示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作&清除&和&开始&状态开关。2.2 方案论证方案可行性分析： 对于方案一不可行， 因为在抢答开始之前不能对抢答显 示电路清零；报警声电路和提示音电路不能用一个电路实现，是因为报警声是 连续的，因此需要一个单稳态电路和一个多谐震荡电路。而提示音是间断的， 只需一个多谐震荡电路即可。并且它们的工作状态不同，对其元件的参数设置3西华大学课程设计说明书也就不同；先编码后锁存，当有选手抢答时，控制锁存器锁存而锁存器确没有 状态输出。以至于显示抢答电路无显示。 对于方案二可行，是在方案一的基础之上进行修改和完善的。采用的是当 锁存器有输出即有抢答输入时，立即封锁锁存器，编码器优先编码，再次封锁 锁存器，抢答显示电路显示；报警电路和提示音电路分开，以达到各自的工作 状态；抢答开始之前主持人能够对抢答显示电路清零。2.3 方案选择比较方案一和方案二可以看出，方案二比方案一更加可靠，而且使用到的 元器件也都是我们所常用到的一些元件比如： 555， 74LS148、 CD4511、 74LS192、 74HC5573 以及开关、电容、电阻、门电路等一些我们所学过，用过的基本器件； 从操作行和可行性上说方案二思路清晰，成品的使用方便等优势；从自身的势 力上来说，方案二略显复杂一些，但由于本次设计是第一次将数字电子电和模 拟电子运用于实际的电路设计中，我们尚未完全的掌握这 2 门知识，对电路还 不能达到最优化的设计，所以综合各个方面的因数，我选择了方案二作为本次 课题的主要研究对象，本文也将注重介绍方案二的设计方法。4西华大学课程设计说明书3 单元模块设计本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模 块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器 件进行必要说明。3.1 抢答电路该部分电路要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编 号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。在设计中运用 74HC573 锁存器锁存抢答选手的编号。然后再紧接着用 74LS13 和 4002 组成的一个 BCD 译码功能块，最后把译码块的结果送到数码管上显示出抢答者的正确编号。 如图 3．1 该电路由八路开关 S1S8 所组成，每一竞赛者与一组开关相对应,选手的 编号是 1 到 8，开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合，输入抢答信号。S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 R6 Res2 10K R7 Res2 10K S8 R8 Res2 10K S7VCCR1 Res2 10KR2 Res2 10KR3 Res2 10KR4 Res2 10KR5 Res2 10KS1S2S3S4S5S6S8SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB GND图 3.1 选手抢答按钮电路抢答锁存、 3.2 抢答锁存、编码电路抢答器电路由锁存器和按键组成。 在未抢答前， 路锁存器 74HC573 的 LE 端为高电 8 平， 锁存器的输入端的电平能直接送到相应的输出端， 当抢答开始后， 端变成低电平， LE 锁存器锁存， 也就是说输入的信号不能送到相应的输出端， 各个输出保持锁存前的电平。 此时抢答不能进行。 当主持人按下时，74HC573 的 OE 为高电平，显示器被清零,抢答被禁止。当主持人 开关断开时，抢答被允许。此时如有人抢答，74HC573 相对应的输入端则变成低电平， 通过反馈 74HC573 锁存信号。LE 控制端保持高电平，抢答准备工作已经完成。当 8 个抢 答开关 S1 至 S8 中有一个先按下时，其对应的输入端变为低电平，此低电平被送到锁存 器对应的输出端，此时编码器模块开始编码，74HC573 执行锁存功能，这时如果有按键 按下，锁存器的输出端也不会发生改变，从而实现了锁存的功能和编码的功能。第 5 页西华大学课程设计说明书L7_7_7 L6_6_6 L5_5_5 L4_4_4 L3_3_3 L2_2_2 L1_1_1 DS3 7 L7_7_7 L6_6_6 6 4 L5_5_5 L4_4_4 2 1 L3_3_3 L2_2_2 9 10 L1_1_1 5 a b c d e f g DP K K 3 8 VCC 13 12 11 10 9 15 14 U26 A1_1_1 7 A2_2_2 1 A3_3_3 2 A4_4_4 6 GND8 A1_1_1 U3A SN7413N DM74LS48M A2_2_2 8 8 A3_3_3 A4_4_4 5 4 3 2 U24A U1B SN7413N Dpy Blue-CC VCC 4 5 3 BI/RBO VCC RBI LT a A0 b A1 c A2 d A3 e f GND g 16U2B SN7413NMM54HC4002WA_1E 9 F 10C 9 D 101 2 B D6G 12 H 13A_2 LE 1U4G 12 H 13A A_2A_7404 20 VCC A B C D E F G H 19 18 17 16 15 14 13 12U5 A_7404 GS A_1E H U6 GND 10 GNDOE LEVCCOE 1 LE 11S1S2S3S4S5S6S7S8S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 M74HC573B1R2 3 4 5 6 7 8 9D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q84 5VCC R1 Res2 10K R2 Res2 10K R3 Res2 10K R4 Res2 10K R5 Res2 10K R6 Res2 10K R7 Res2 10K R8 Res2 10KVCCS17 SW-PB 1 OE 2R12 Res2 10KS1S2S3S4S5S6S7S8 GNDU7A DM74LS04MSW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB GND PL图 3.2 整个抢答部分的电路3.3 定时电路该部分主要由 555 定时器、 十进制同步加／减计数器 74LS192 减法计数电路、 74LS48 译码电路和两个 7 段数码管及相关电路组成。具体电路如图 3.1.4 所示。两块 74LS192 实现减法计数， 通过译码电路 CD4511 显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。 74L S192 的预置数控制端 PL 脚为低电平时实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难 易程度，设定一次抢答时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，选用十进制同步加第 6 页西华大学课程设计说明书／减计数器 74LS192 进行设计， 计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。 主持开关弹起后， 计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管 DS2（十位）和 DS3 （个位）上，当有人抢答时，停止减计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答， 且倒计时时间到时，两数码管显示 00，并输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报 警,同时以后选手抢答无效。DS1 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 7 6 4 2 1 9 10 5 a b c d e f g DP K K 3 8 L7_77 L6_66 L5_54 L4_42 L3_31 L2_29 L1_1 10 5 DS2 a b c d e f g DP K K 3 8Dpy Blue-CC 16 VC C 16 VC C U9 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1Dpy Blue-CC L7_7 L6_6 L5_5 L4_4 L3_3 L2_2 L1_1 13 12 11 10 9 15 14 U10 A1_17 A2_21 A3_32 A4_46 GND P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 TC DWN TC UP VCC SN74LS192N 7 6 2 3 A4 A3 A2 A1 GND8 13 12 BO2 16 VCC S16 S 6_6 S 7_7 R20 Res2 10K S14 R19 Res2 10K S15 S 8_8 R21 Res2 10KB I/R B O VC C RBI LT a A0 b A1 c A2 d A3 e f GND g13 12 11 10 9 15 144 5 37 1 2 6GND8VCC U15 GND 14 VCC 5 cndwn 4 PL 11 S8_8 15 S7_7 1 S6_6 10 S5_5 9 GND8A1 A2 A3 A4VCC GND8 S4_4 9 S3_3 10 S2_2 1 S1_1 15DM74LS48M VCC 16 VCC 12 13 CNTDWN 3 A1_1 2 A2_2 6 A3_3 7 A4_4MR CNT UP CNT DWN PL P0 P1 P2 P3 GND SN74LS192NTC UP TC DWN Q0 Q1 Q2 Q3PL 11 PL CNTDWN 4 CNT DWN VCC5 CNT UP GND 14 MRS 1_1S 2_2S 3_3S 4_4R14 Res2 10K VCC S9R15 Res2 10KR16 Res2 10KR17 Res2 10KS10S11S12S 5_5 R18 Res2 10KSW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB GND图 3.3 定时电路3.4 报警电路由 555 定时器扬声器构成的报警电路如图 3.4 所示。其中 555 构成多谐振荡器，其第 7 页4 5 3 S13B I/R B O VC C RBI LT a A0 b A1 c A2 d A3 e f GND g U16 DM74LS48M西华大学课程设计说明书输出信号经电容滤波后推动扬声器发声。PR 为控制信号。555 的 4 脚为清零端，为低电 平时输出低电平，当 PR 为高电平时，多谐振荡器工作，使扬声器发生。 发生部分中 555 构成多谐振荡器， 其输出信号经电容滤波后推动扬声器发声。 du DU 为控制信号。555 的 4 脚为清零端，为低电平时输出低电平，当 DU du 为高电平时，多 谐振荡器工作，使扬声器发生。U16 Cap C16_1 VCC 0.01uF 3 4 6 5 2 1 RST THR CVOLT TRIG GND LM555CN U17A DM74LS136N VCC DISC OUT C16_2 Cap 4.7uF 8 7 3 PRR16_1 1K Res2U18 PR 4 6 5 C18_1 Cap 2 10uF C18_3 GND 0.1uF 1 Cap Pol15.1K Res2 R21_1 VCC DISC OUT LS1 GND Speaker 8 7 3 VCC R18_2 Res2 5.1K C18_2 4.7uF Cap Pol1RST THR CVOLT TRIG GND LM555CNGS2 1BO2 2(a) 图 3.4 报警电路(b)3.5 整个系统的时序控制电路时序控制电路是整个系统中非常重要一部分：图(a)主要是通地采集抢答电路的选手 抢答情况而控制报警电路：图(b)该部分是在有抢答时控制 74LS573 的锁存端：图(c)在 计数器倒计到 0 时仍没有抢答时电平变换来控制启用报警电路。3 GGG8 GS23 U17AU8U15AGS2 1E 5 F 6 G 11 H 12A B C DDM74LS30NSN74LS08NDM74LS136N(a)(b) 图 3.5 系统时序控制电路(c)BO2 2GGG 21 2 3 41第 8 页西华大学课程设计说明书4 软件设计原理Protel99SE 是 Protel 公司近 10 年来致力于 Windows 平台开发的最新结晶， 能实现 从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。 因而今天的 Protel 最新产品已不是单纯的 PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统 工具，覆盖了以 PCB 为核心的整个物理设计。Protel 设计系统是一套建立在 IBM 兼容 PC 环境下的 EDA 电路集成设计系统，由于其高度的集成性与扩展性，一经推出，立即为 广大用户所接受，很快就成为世界 PC 平台上最流行的电子设计自动化软件。 从 Protel 98 开始，Protel 公司将所有应用程序代码从 16 位升级为 32 位，使性能 大大提高。1999 年初，Protel 公司推出了 Protel 99，其最大的改变是引入了设计数据 库文件和设计团队的概念，而后又推出了 Protel 99 的改进版--Protel 99 SE。Protel 99 SE（Second Edition）在原理图设计和电路仿真方面增加了许多小的功能，而其最 主要的改进体现在电路板设计系统方面。使用 Protel 99 SE，你将赞叹其强大的功能和 应用的弹性。 据说 Protel99SE 的部分最新功能将兼容举世瞩目的图形制作，编辑和处理软件 COREL DRAW。当初欧元硬币的设计解决方案由 Corel DRAW 来完成，COREL DRAW 图形套件中， 它集位图编辑处理，网页动画，网页发布，页面布局，向量动画等各种必要功能于一身。 将会使您&大大地&提高专业创作的效率。 Protel99 SE 共分 5 个模块，分别是原理图设计、PCB 设计（包含信号完整性分析） 、 自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD 设计。 以下介绍一些 Protel99SE 的部分最新 功能： ◆可生成 30 多种格式的电气连接网络表； ◆强大的全局编辑功能； ◆在原理图中选择一级器件，PCB 中同样的器件也将被选中； ◆同时运行原理图和 PCB，在打开的原理图和 PCB 图间允许双向交叉查找元器件、 引脚、网络 ◆既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到 PCB） ，也可以进行反向注释（由 PCB 到原理图） ，以保持电气原理图和 PCB 在设计上的一致性； ◆满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728 国标库） ；方便易用的数模 混合仿真（兼容 SPICE 3f5） ； ◆支持用 CUPL 语言和原理图设计 PLD，生成标准的 JED 下载文件；PCB 可设计 32 个信号层，16 个电源-地层和 16 个机加工层； ◆强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查； ◆智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺；第 9 页西华大学课程设计说明书◆提供大量的工业化标准电路板做为设计模版； ◆放置汉字功能； ◆可以输入和输出 DXF、DWG 格式文件，实现和 AutoCAD 等软件的数据交换； ◆智能封装导航（对于建立复杂的 PGA、BGA 封装很有用） ； ◆方便的打印预览功能，不用修改 PCB 文件就可以直接控制打印结果； ◆独特的 3D 显示可以在制板之前看到装配事物的效果； ◆强大的 CAM 处理使您轻松实现输出光绘文件、 材料清单、 钻孔文件、 贴片机文件、 测试点报告等； ◆经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法，信号完整性分析直接从 PCB 启动； ◆反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合； ◆专家导航帮您解决信号完整性问题4.1 软件结构图软件结构图如图 4.1 所示。Protel Advanced Schimatic 99SE Protel Advanced PCB 99SE Protel Advanced Route 99SEAdvanced Integrity99Protel 99SESAdvanced SIM99 Protel Advanced PLD99SE 图 4.1 软件结构图第 10 页西华大学课程设计说明书4.2 工作流程框图工作流程框图如图 4.2 所示。建一数据库建一原理图文件建一 PCB 文件否元件制作 元件制作否建一原理图文件建一 PCB 元件库文件特殊元件设计特殊元件设计原理图设计原理图设计检查并生成网络文件元件布局布线 文件的保存 检查并生成网络文件 图 4．2 工作流程框图第 11 页西华大学课程设计说明书5 系统调试5.1 系统仿真总图见附录 2 所示。5.2 系统仿真参数设置在系统调试之前，我们需要对系统进行参数设置，如表 5.2 所示。 表 5.2 元件参数表5.3 系统调试5.3.1 抢答定时的调试 运行 proteus 仿真。 预调抢答时间为 30 秒钟， 在设计中， 应用了两个两块 74LS192， 分别显示个位和十位的数字。这是显示的预设的 30 秒。在调试中首先要明白计数器的 工作原理。第一个数码管显示的是抢答的组的编号。第二个数码管显示是的预调的时间 的十位，第三个数码管为预设的时间的个位，如图 5.1 所示第 12 页西华大学课程设计说明书图 5.1 调试电路5.3.2 抢答功能的调试图 5.2 显示的在预设为 30 秒的时候。在秒表计数为 25 秒的时候选手 5 号抢答。第 13 页西华大学课程设计说明书图 5.2 选手抢答第 14 页西华大学课程设计说明书5.3.3 无人抢答报警调试如图 5.3 所示为在倒计时为零时仍然没有人抢答。555 组成的多谐振荡器电路报警。图 5.3 无人抢答报警调试结果分析 5.4 调试结果分析5.4.1 调试中遇到的问题和此电路的不足 在调试最初不能锁存，或是锁存不了 1 和 7，则问题在锁存电路，应该从原理上进 行分析。锁存电路的设计原理是：启用 74HC573 的锁存功能端 LE，高电平有效，即输入 高电平时执行锁存功能。 锁存器应能锁定第一个抢答信号， 并拒绝后面抢答信号的干扰。 如何设计呢，我们对 0～9 十个数字的显示笔段进行分析，只有 0 数字的 d 笔段亮与 g 笔段灭，其它数字至少有一点不成立。由此可以区分 0 与其它数字。我们将 LED 管的 a第 15 页西华大学课程设计说明书笔段与 g 笔段的输入信号反馈到锁存电路，通过锁存电路控制锁存端 LE 输入为 0 或 1 （锁存与否） 。当 LED 显示器显示为 0 时，LE=0，74HC573 译码芯片不锁存；当 LED 显示 器显示其它数字时， LE=1，芯片锁存。这样只要显示器上显示为 0，74HC573 译码芯片 才不锁定，显示其它数字均锁存。所以只要有选手按了按键，显示器上一定是显示 1～8 的数字，LE=1 芯片锁存，之后任何其他选手再按下按键均不起作用。例如 1 键先按下， 显示器上显示 1，LE=1 芯片锁存，其他选手再按 2-8，显示器上仍显示 1，SB1 按下之后 的任一按键信号均不显示。直到主持人按清零键（总开关） ，显示器上又显示 0，LE=0， 锁存功能解除，又开始新一轮的抢答。 5.4.1 调试电路已实现的功能 通过先分步调试后整体调试的方法，本设计已实现了优先抢答，主持人可以设定抢 答时间定时抢答，定时时间到抢答无效并报警。 在最初的高度中八路抢答无法实现在倒计时的时候的 0.5 秒的提示音响，后来通 过添加一个 74121 组成的单稳态触发器实现这一功能。74121 集成器件是一种不可重复 触发的集成单稳态触发器。通过 74121 可以完成倒计时的“嘟嘟”提示音。第 16 页西华大学课程设计说明书6 系统功能、指标参数 系统功能、6.1 系统功能介绍该系统能够实现优先抢答功能，选手的编号与显示的号码相对应，主持人能够手 动清零复位且具有设定抢答时间的功能，抢答时间到若无选手抢答系统能够报警且以后 抢答无效。接通电源时，世上主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状 态，编号显示器灭灯，定时显示器上显示设定的时间。当世上主持人。宣布抢答题目后， 说一声“抢答开始” ，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器声响提示抢答器处于 工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统，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，并锁存器进行上，然后由译码显示电路显 示编号 扬声器发出短暂声响，提醒台上主持人注意 控制电路要对编码电路进行封锁，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，时间显示器上显示第八的抢答时间，并保持到主持 将系统清零为止。 。当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁 止工作状态，以便下一轮抢答。6.2 计器件及参数八路抢答器元件和参数及型号如表 6.1 所示6.3 系统功能及指标参数分析抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的 编号，供译码显示电路用，二是要使其他选手的按按钮操作无效。选用三个与非门和一 个非门组成的一个编码器再加上一个 74HC573 锁存器达到目的功能 定时电路设计：台上主持人根据抢答题的程度。设定一次抢答的时间，时间电路 运载计数器进行，选用十同步加、减计数器 74LS192 进行设计计数器的时钟脉冲由秒脉 冲电路提供，具体电路如图男.. 时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：一是主持人将控制 开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路的定时电路进入正常抢答工作。二是 当参赛选手按动抢答争时，扬声器发声,答电路和定时电路停止工作。三是当设定的抢 答时间到，无选手抢答时，抢声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。 在八路抢答器的设计中报警和提示音频率由电阻 R4 和 C5 以及 R24 和 C7 控制在 本实验田中 R4 取的是 3 欧姆，C5 取的是 5 微法。R24 用的 5 欧姆，C7 用的 1.5 微法。 整个电路用电源均为 5 伏。第 17 页西华大学课程设计说明书表 6.1 八路抢答器元件参数第 18 页西华大学课程设计说明书7 结论该设计用仿真软件 proteus 完美的验证了理论分析结果。 八路抢答器是一个用途非常广泛的电路，在很多地方都可以见到它们的身影，如在 学校、电视台、等竞争的公共场。我设计的这个八路抢答器电路，是以 74LS 系统的集成 芯片为主做的一个整体具有逻辑控制和智能调节时间的智能抢答器，它可以锁定抢答者 的编号而且后面在主持人没有清零的情况下后来的人无法抢答。在计时模块中运用了 192 作为置数和计数两用。主持人可以通过判断韪的难易程度设定抢答时间，在报警电 路用利用了 555 构成的单稳态触发器和多谐振荡器来控制报警。 通过这次课程设计，我收获颇多。首先，这次设计过程中我查阅了很多资料，通过 查阅各种资料，加深了我对更多理论知识的理解，尤其是对很多元器件、模拟电路和数 字电路的理解。通过这次设计进一步加深了我的团队意识，团队协作是非常重要的。更 重要的是通过这次课程设计，我的自学能力、解决问题的能力得到了深化以及怎样用最 有效率的方法让陌生的东西变得熟悉。 不过，这个设计还是有它的不足之处。首先就是电路设计有些复杂，而且他的设计 中逻辑门运用过多。 这样使得整个线路就相对要复杂一些,它们会耗费掉一定的电力， 这 些不足之处仍有待解决。第 19 页西华大学课程设计说明书8 总结与体会在大学的生活中，终于进行了一次课程设计。我心中充满了高兴与期望。手中一 拿到题目，就有了动手的冲动。从最初的高兴到迷茫到失败再到最后的成功，这当中都 充满了我们小组的喜怒哀乐。 在这两周我们学会了很多。特别是课堂上学不到东西。在这里我们第一次真正的把 学的东西转变成了电子产品。通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一 定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，但在设计 的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重 新的温习了一下数字电路部分的内容。在这次设计中也使我们的同学关系更进一步了， 同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解 知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 两周时间的课程设计终于结束了， 通过两周以来同学的努力， 在老师之前的指导下， 我们完成了这次的课程设计。面对从未接触过的事情，不知道从何开始下手，在一步步 的实践中，我们学习到了一些除技能以为的其它东西，深切体会到人与人之间的那种相 互协调合作的机制，更领略到了专业技能的重要性，最重要的是我们对一些问题的看法 更加客观了。 我们即将踏入社会， 在进入之前我们需要学习的东西还很多， 为人处世的各个技能， 如何协调彼此的关系值得我们去细细品味。在课程设计当中合作交流是必不可少的，每 个人都把这样一种事情当成是自己的重要任务，并为之付出很大的努力，不断的去思考 自己所遇到的问题，不断的去改善自己。在生活当中，我们面对很多问题的时候所采取 的具体行动也是不同的，但是我们面对问题时候的态度是非常重要的，而不是一个人的 能力到底有多强，态度决定一切，端正的态度和明确的目标是我们解决问题的关键。我 们在学习知识的同时也要学习做人，很多时候一个人的品质决定事情的成败。在这次课 程设计过程中，我们也遇到了很多问题。比如拉线，我们弄了很长时间，先是间间断断 的，这直接导致了我们无法很 回顾上两周课程设计的时间，收获了很多，也付出了很多，第一周主要功能是熟悉 ISIS 软件的操作使用，学会仿真，最多的是就是看书查找资料，对相关元器件做一些了解， 我不敢说以后一定要学得怎么样，至少现在懂得一定要善于观察，积极思考，态度 认真，坚持到底做好每一件事，同样对待身边的每个人。 有时会感觉这些并不是我自己摸索到的，而是老师您在教学中无形传授给我们的， 虽然我现在学得不怎么样，但我不怕失败，并勇敢地走下去第 20 页西华大学课程设计说明书9 谢辞在这次课程设计中我首先要感谢我们的带课老师龙驹老师。 每一次老师来教室辅导的时候龙老师都是在超时的为同学们指导答疑。特别是晚上 辅导的时候龙老师每次都是在晚上十点多才离开教室。老师这种对工作的态度对学生的 关心，让我受到了感染，在这学期由于自己脊柱受过重伤，学习很不方便。对次课程设 计没有太重视。但看到老师都这样操劳的工作。自己的受到很大的感染。在后期的课程 设计中自己加倍努力。把课程设计很好的完成。因此我要感谢老师，是老师用自己的言 行教育了我：无论做什么事情都要全身心的投入，既然要做就一定要把它做好。 龙驹老师对这次课程设计抱着认真负责的态度，他极力做好安排、指导、答辩等 各个环节，只为我们能通过这两周的课程设计学到更多知识，更快地提高我们的能力。 在龙老师的指导下，我学到了很多平时没有学到的东西，尤其是学到了很多依托我们的 专业知识在实际生活中广泛应用的东西。 其次我要感谢我的同学和组员这个团队。我是专升本的同学，以前在数字电路设 计方面基础很差。这一次许多地方自己都不和，在做 ISIS 的时候自己对许多的集成芯 片特别是 74 系列的芯片的特殊功能端不是很敏感。每一个芯片的使能端自己不是很熟 悉。在做 ISIS 的时候有许多的同学帮在旁边帮指导讲解。在此我要感谢他们。 最后，我还要感谢学校能安排这次课程设计，为我们熟悉我们的专业相关提供 了平台。当然，这次课程设计能取得成功，还少不了我们组几个同学的通力合作，大家 在设计中献言献策，不积极发挥着个人的聪明与才智。第 21 页西华大学课程设计说明书10 参考文献[1] 张瑾等.Protel 99SE 入门与提高[M]．北京：人民邮电出版社，2007 [2] 彭介华.电子技术课程设计指导[M]．北京：高等教育出版社.2006 [3] 康华光.电子技术基础―模拟部分（第 5 版）[M]．北京：清华大学出版社，2006 [4] 康华光.电子技术基础―数字部分（第 5 版）[M]．北京：清华大学出版社，2006 [5] 华成英.电子技术北京[M].北京:中央广播电视大学出版社，2006 [6] 赵淑范等.电子技术实验与课程设计[M].北京：清华大学出版社，］贾更新.电子技术基础实验设计与仿真[M].郑州：郑州大学出版社，］杨旭东等.实用电子电路精选[M].北京：化学工业出版社，2007 [9] 王港元等.电子电工实践指导[M]．南昌：江西科学技术出版社，2007 [10] 任致程等.经典集成电路 400 例[M]．北京：机械工业出版社，2006 [11] 谢自美等.电子线路设计.实验.测试[M]．武汉：华中科技大学出版社，2008第 22 页VCC VCC L7_7_7 L6_6_6 L5_5_5 L4_4_4 L3_3_3 L2_2_2 L1_1_1 DS2 DS1 U1 DM74LS48N 7 L7_7_7 6 L6_6_6 L5_5_5 4 2 L4_4_4 1 L3_3_3 L2_2_2 9 L1_1_1 10 5 a b c d e f g DP Dpy Blue-CC 16 V C C 16 V C C L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 Dpy Blue-CC K K 3 GND 8 7 6 4 2 1 9 10 5 a b c d e f g DP K K L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 3 GND 8 L7_77 L6_66 L5_54 L4_42 L3_31 L2_29 L1_1 10 5 DS3 a b c d e f g DP K K 3 GND 8B I/R B O V C C RBI LT a A0 b A1 c A2 d A3 e f GND gC13_1 Cap Pol1 10uFR13_1 Res2 U13 68K 4 RST 6 THR 5 CVOLT 2 TRIGVCC8R13_213 12 11 10 9 15 1416DISC7Res2 15KGND1GNDGNDOUT3 outDpy Blue-CC L7_7 L6_6 L5_5 L4_4 L3_3 L2_2 L1_17 A 1_1_1 1 A 2_2_2 2 A 3_3_3 6 A 4_4_44 5 3G N D8GNDC13_2 Cap 0.1uFLM555CN13 12 11 10 9 15 1413 12 11 10 9 15 14VCC A1_1_1 A2_2_2 A3_3_3 A4_4_4 6 6 6 5 4 3 2 U2A U3A SN7413N U4A SN7413N U5A SN7413NU14A U9 DM74LS48N U10 DM74LS48NDD B I/R B O V C C RBI LT a A0 b A1 c A2 d A3 e f GND g B I/R B O V C C RBI LT a A0 b A1 c A2 d A3 e f GND g1213 2 1out1U15A3 GGGDM74LS11NGGG 28 GS 2U6A 8 GNDSN74LS08NGS2 1 4 5 3 7 1 2 6 4 5 3 A 1_17 A 2_21 A 3_32 A 4_46 G N D8 VCC U11 A1 A2 A3 A4 VCC 8 GND GND A4 A3 A2 A1 7 6 2 3 Q3 Q2 Q1 Q0 P3 P2 P1 P0 9 S4_4 10 S3_3 1 S2_2 15 S1_1 GND 14 VCC 5 DD 4 S 112M M 54H C 4002JU8 4 1 2 4 5 1 2 4 5 1 2 U6B G H C D G H B D E F 4 5SN7404N U121VCC E H VCC MR CNT UP TC UP CNT DWN TC DWN PL U7 M74HC573B1R PL TC DWN CNT DWN TC UP CNT UP MR 11 S 4 CC 5 VCC 14 GND S8_8 15 S7_7 1 10 S6_6 S5_5 9 P0 P1 P2 P3 Q0 Q1 Q2 Q3西华大学课程设计说明书E 5 F 6 G 11 H 121 2 3 416 VCC 12 13 CC 3 2 6 7U16R16_1AA B C D E F G HDM74LS30N U6C SN7404N VCC 620 V C C5SN7404NP O W1ER O E 11 GGG LE S1 2 D1 S2 3 D2 S3 4 D3 S4 5 D4 S5 6 D5 S6 7 D6 S7 8 D7 S8 9 D8 G10 D G N D NBO2 13 12 VCC 16A1_1 A2_2 A3_3 A4_4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 VCC SN74LS192N GND8 GND SN74LS192N S 8_8C16_1 Cap 0.01uF 19 18 17 16 15 14 13 124 6 5 2A B C DRST THR CVOLT TRIGVCC381KDISC7Res2VCC1GNDOUT3 PR3LM555CNC16_2U17A DM74LS136NCap 4.7uFGNDGS 2 1BO2 2VCC S6 S7 S8 S 1_1 S 2_2 S 3_3 S 4_4 S 5_5 S 6_6 S 7_7S1S2S3S4S5VCC VC C附录 1：系统电路原理总图 ：5.1K S9 GND SW-PB 9 P O W ER R4 Res2 10K R5 Res2 10K R6 Res2 10K R7 Res2 10K R8 Res2 10K R9 Res2 10K R11 Res2 VCC 10K R22 Res2 10K R33 Res2 10K R44 Res2 10K R55 Res2 10K R66 Res2 10K R77 Res2 10K R88 Res2 10KR1 Res2 10K VCCR2 Res2 10KR3 Res2 10KU18Res2 R21_1C18_1 10uF SA SB SC SD SE SF SG SH U6D SN7404N SAA SBB SCC SDD SEE SFF SGG SHHPR 4 6 5 Cap 2 C18_3 GND 0.1uF 1 SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB GND SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB SW-PB GND 8 SRST THR CVOLT TRIGVCC8VCCDISC7R18_2Cap Pol1GNDOUT3Res2 5.1KLM555CNLS1C18_2 4.7uF Cap Pol1GNDSpeaker第 23 页R28 1k U15 Q DC 5 CV 3 75.1k8U16VCCRRVCC44Q3DC75CV3k GND 2 6 TR TH 555 1 13 12 11 10 9 15 1410uLS32GNDTRTH6555C24.7u 0.1 0.01u1SOUNDERQA QB QC QD QE QF QG13 12 11 10 9 15 1474LS48 QA QB QC QD QE QF QGA B C D BI/RBO RBI LT74LS48QG QF QE QD QC QB QAU1114 15 9 10 11 12 13U15uU1274LS48 3A B C D BI/RBO RBI LTLT RBI BI/RBO D C B A= 1U17:A74LS1367 1 2 6 4 5 37 1 2 6 4 5 33 5 4 6 2 1 7GS22BO2 12 13BO21ABC3 2 6 713 127 6 2 3U22:ATCU TCD 74LS192 UP DN PL MR TCD TCU Q3 Q2 Q1 Q0U2:A4U2:B13U5:BU6:AD0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3U13U14MR PL DN UP121 2 13 74LS11 D3 D2 D1 D0 65 43 288西华大学课程设计说明书4002U4:B7404 3 GS1 1 9 10 12 13 9 10 12 13 1 2 4 56U14:C15 1 10 9 5 4 11 14 14 11 4 5 9 10 1 15 74LS04U18R S 5 CV 64k VCC 4 Q DC 3 7G HG HC DB DA B C D E F G HE HAE F2GND19 18 17 16 15 14 13 12TRTH 16RESPACK-8Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7U774HC573 LE OE 0.1555 10uRP1D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7GS2515k 8R2511 112 3 4 5 6 7 8 92 3 4 5 6 7 8 91k1k附录 2：系统仿真原理总图 ：R1GS1 10k 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7C3010 10uU31CX8U30QRVCC64Q3R17S1 1 2 3 4 5 6 7 0Q 11 RX/CX1DC75CV4.7uU9:ABO2 1 13 3 GS11k 95kLS2 U8:D74LS04 S 12 A 1 B2 C3 D4 E5 F6 G 11 H 12 74LS30 GS1 2 S1 RINT 74LS08 3 4 5 A1 A2 BC9 U10S2GNDTRTH60.15551SPEAKER1.5u 74121 8 GS2FILE NAME:DESIGN TITLE:八路抢答器―邓久兵.DSN DATE:
I:\八路抢答器 ―邓久兵\ISIS仿真 \八路抢答器PAGE:第 24 页西华大学课程设计说明书附录 3：系统 PCB 总图 ：第 25 页
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