二人抢答器的设计.docx
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二人抢答器的设计
《EDA设计》报告
课程设计题目：
二人抢答器的设计
班级：
电子信息052
姓名：
王芹
学号：
2005131033
指导教师：
陶佰睿
开始日期：
2007.08.18
完成日期：
2007.09.02
通信与电子工程学院《EDA课程设计》任务书
姓名：
王芹学号：
2005131033
任务起至日期：
2007年8月18日至2007年9月2日
EDA课程设计题目：
二人抢答器的设计
课程设计简要内容、技术性能指标要求、工作环境要求：
设计简要内容：
这次我设计的二人抢答器主要包括原理图、仿真图和PCB图，我们大家都知道抢答器是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。
抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。
选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。
我设计的二人抢答器最主要的特点是简易方便，适合两人或两队参加比赛时使用。
技术性能指标要求：
a:
设计指标
（1）2路开关输入；
（2）稳定显示与输入开关编号相对应的数字１～2；（3）输出具有唯一性和时序第一的特征。
b:
设计指标要求
（1）画出电路原理图（或或仿真电路图）；
（2）元器件及参数选择；（3）电路仿真与调试；（4）ＰＣＢ文件生成与打印输出。
c:
制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
d:
编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
工作环境要求：
在室温下即可，不可高温，避免潮湿。
工作计划安排：
（一）在得知设计的要求之后，我就开始上网、找相关书籍查找资料，锁定一个相关的题目（二人抢答器的设计）后，就开始研究相关材料；（大约一个星期的时间）
（二）在网络上搜集到一些材料，我就开始整理录入，根据已知的资料加上在课堂上学到的知识，根据电路原理图，用Multisim软件进行仿真图的设计；（大约一个星期的时间）
（三）整理所有材料，按照老师给的最后格式整体规划。
（大约一个星期的时间）
摘要
为了更好地实践已学习到的理论知识，在老师的指导和帮助下，我利用三个星期的时间，设计了一个简易的二人抢答器。
这次设计我采用的ProtelDXP和EWB都是深受广大电路设计者喜爱并现今比较流行的设计工具。
它们不但使绘制原理图、PCB板布局线等功能更加完备，而且它们还为用户提供功能、使用方便的电路仿真器。
在这个设计中，我用ProtelDXP绘制原理图和PCB板图，用EWB绘制仿真图，充分地利用了EWB可以对当前所画的电路原理图进行即时仿真这个功能，因此在电路的整个设计周期都可以仿真查看和分析电路的性能指标，以便及时发现设计中所存在的问题并加以改正，从而更好的完成设计。
关键词:
ProtelDXP；EWB；仿真器；电路原理图；
不要删除行尾的分节符，此行不会被打印
目录
摘要I
第1章引言1
1.1课题背景1
1.2设计目的1
1.3本章小节2
第2章软件介绍3
2.1ProtelDXP的介绍3
2.2EWB介绍4
2.3本章小结4
第3章二人抢答器的原理分析5
3.1二人抢答器的设计5
3.1.1主要功能及使用方法5
3.1.2比较和选择系统的设计方案5
3.2二人抢答器的功能框图6
3.3本章小结6
第4章工作原理及仿真7
4.1设计任务与要求7
4.1.1设计任务7
4.1.2设计要求7
4.2工作原理以及仿真8
4.2.1工作原理图8
4.2.2EWB仿真图9
4.3PCB图的设计10
4.4本章小结11
结论12
致谢13
参考文献14
第1章引言
本章主要介绍二人抢答器的设计背景，它运用了数字电子技术，目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。
我设计的简易二人抢答器就是在它的基础上设计的，体现抢答器的公平性。
1.1课题背景
数字技术是当前发展最快的学科之一，数字逻辑器件已从60年代的小规模集成电路（SSI）发展到目前的中、大规模集成电路（MSI、LSI）及超大规模集成电（VLSI）。
相应地，数字逻辑电路的设计方法在不断地演变和发展，由原来的单一的硬件逻辑设计发展成三个分支，即硬件逻辑设计（中、小规模集成器件）、软件逻辑设计（软件组装的LSI和VSI，如微处理器、单片机等）及兼有二者优点的专用集成电路（ASIC）设计。
目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。
例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。
随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。
随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我有了这个非常关键的机会，通过这种综合性训练，合课程中所学的理论知识，独立设计方案，达到学有所用的目的，并且学会查阅相关手册与资料，通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件类型和特性，并掌握合理选用的原则，培养独立分析与解决问题的能力。
1.2设计目的
对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。
抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。
选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。
我的抢答器制作简单，准确可靠，价格较低，是抢答器使用者不错的选择。
这个二人抢答器，我用最简易的方式进行设计。
三个发光二极管代表灯的亮暗结果，其中一个红的是主持人用来清零上次的抢答结果通过声音和光亮可以很好的让大家看见抢答的结果。
1.3本章小节
二人抢答器的设计可以做为学生的电子技术的课程设计，且学生做成功的可能性也大。
采购该设计的所有器件成本大约为三十元左右，这样价格就相对而言很便宜。
作者可以收一件比较好的作品已备比赛时用，这样学生可以用自己设计的产品来开展活动，可更大程度上激发他们的动手能力和创造力。
第2章软件介绍
本章主要是介绍使用的ProtelDXP和EWB软件，一个好的软件可以是设计者的设计更加地简易、完美。
EDA是在计算机辅助设计（CAD）技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。
与早期的CAD软件相比，EDA技术的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性。
2.1ProtelDXP的介绍
ProtelDXP拓展了Protel软件的原设计领域，在DesignExplorer这个统一的设计环境下集成了强大的前端设计工具，町完成电路原理图和FPGA的前端设计输入、仿真和验证；集成了功能卓越的板级设计系统，可实现带有高密度小型化封装的复杂PCB板的布局、布线，包括布线前后的信号完整性分析在内的各种规则检测，以及与内嵌的CAMtasitic辅助制造软件相结合的完备的生产制造输出文件管理。
以上两个方面保证了从电学原理设计开始直到印制板生产制造文件输出的无缝连接。
因此，ProtelDXP是当今世界最先进、应用最广的EDA软件之一。
它具有以下的特点：
（1）ProtelDXP包含电路原理图设计、电路原理图仿真测试、印制电路板设计、自动布线器和FPGA/CPLD设计，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。
（2）ProtelDXP提供了进行层次原理图设计的环境、丰富的元件原理图库和PCB封装库、件集成库的概念、路原理图的混合仿真功能、丰富的设计检查功能、丰富的快捷键支持以及连续操作功能和全新的FPGA/CPLD设计功能。
（3）ProtelDXP全面兼容TANGO以及Protel以前的版本。
（4）ProtelDXP中同一设计的电路原理图和PCB之间具有动态连接功能。
2.2EWB介绍
电子工作平台ElectronicsWorkbench（EWB）（现称为MultiSim）软件是加拿大InteractiveImageTechnologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点：
（1）采用直观的图形界面创建电路：
在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。
（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。
（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。
（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。
（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。
2.3本章小结
本章主要介绍了EDA中的ProtelDXP和EWB设计工具，可以更好地帮助同学掌握课堂教学内容，加强对概念、原理的理解，通过对这些设计工具的了解与使用，进一步培养学生的综合分析、开发设计和创新能力。
第3章二人抢答器的原理分析
本章主要介绍二人抢答器的使用方法。
此抢答器可同时供2名选手或2个代表队比赛，分别用2个开关K1、K2表示。
同时设置一个系统清除和抢答控制开关SW，该开关由裁判控制。
此抢答器应具有数据锁存功能与显示功能。
即选手按动按钮，蜂鸣器发出报警声响提示并且相应指示灯会变亮。
3.1二人抢答器的设计
3.1.1主要功能及使用方法
（1）该抢答器最多可供2名选手参赛，编号为1、2号，各队分别用一个按钮（分别为K1、K2）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关SW，该开关由主持人控制。
（2）抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED数码管显示出来，同时蜂鸣器发出间歇式声响，主持人清零后，声音提示停止。
（3）抢答先后的分辨率为5ms。
（4）关SW作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关SW被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答。
输入抢答信号由抢答按钮开关K1、K2实
（5）有抢答信号输入（开关K1~K2中的任意一个开关被按下）时，此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，指示灯依旧“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。
3.1.2比较和选择系统的设计方案
该电路作为抢答信号的接收、保持和输出的基本电路，手动清零开关SW，K1、K2为抢答按钮开关。
本抢答器可同时供2名选手或2个代表队比赛，分别用2个开关K1、K2表示。
同时设置一个系统清除和抢答控制开关SW，该开关由裁判控制。
此抢答器应具有数据锁存功能与显示功能。
即选手按动按钮，蜂鸣器发出报警声响提示并且相应指示灯会变亮。
3.2二人抢答器的功能框图
抢答器主要是主体电路和扩展电路组成的。
其中主体电路包括优先编码电路、锁存器、译码电路和报警电路等；扩展电路包括秒脉冲产生电路、定时电路、译码电路和显示电路等。
图3-1二人抢答器的功能框图
3.3本章小结
数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。
通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。
经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。
第4章工作原理及仿真
本章主要介绍了二人抢答器的工作原理、设计任务、设计要求以及仿真等，通过EDA仿真后，我们可以更好得了解二人抢答器的工作原理以及工作方法，对设计有很大的好处，保证了设计的准确性，增大了设计的可靠性。
4.1设计任务与要求
4.1.1设计任务
这次我的主要任务是要画出二人抢答器的电路原理图，进行仿真，并要写论文。
在本项目的开发中须进行的主要工作有上网查找资料，电路分析，图纸制作等。
4.1.2设计要求
技术性能指标要求：
a:
设计指标
（1）2路开关输入；
（2）稳定显示与输入开关编号相对应的数字１、2；
（3）输出具有唯一性和时序第一的特征。
b:
设计指标要求
（1）画出电路原理图（或或仿真电路图）；
（2）元器件及参数选择；
（3）电路仿真与调试；
（4）ＰＣＢ文件生成与打印输出。
c:
制作要求
自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
d:
编写设计报告
写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
工作环境要求：
在室温下即可，不可高温，避免潮湿。
4.2工作原理以及仿真
4.2.1工作原理图
以下是我设计二人抢答器的电路原理图，在EDA设计系统中，我用原理图编辑器来设计仿真电路原理图。
再根据电路图来进行系统仿真。
这样仿真器在仿真过程中更加的准确以保证工作的顺利完成。
4.2.2EWB仿真图
EWB是一种EDA技术，在EWB的环境下，可以直接看见系统仿真图。
下面两幅图是我设计的电路图在Multisim的环境下进行仿真后得出的系统仿真图，图4-2是电路图在未工作状态下的实物图，而图4-3是A开关抢答成功后，它相对应的发光二极管就会变亮。
图4-2是在EWB的环境中，对应二人抢答器的电路原理图绘制的电路图，220V的交流电压经过变压器成为12V的交流电压进入电路工作。
在开关断开的情况下，电路处于开路状态。
图4-2二人抢答器的仿真图
（1）
图4-3是电路图在EWB的环境下，J1（K1）的选手按下按钮，相对应的指示灯亮，此时，另一个选手按下按钮就不会有什么反应，只有当主持人按下清楚键后才可以进行下一轮抢答。
图4-3人抢答器的仿真图
（2）
4.3PCB图的设计
我完成了上面的电路图的设计后，经过以下步骤生成电路图的PCB板。
（1）生成报表：
产生ERC表，网络表、元件列表、交叉参考表、网络比较表；
（2）设置PCB电路参数。
准备原理图和网络表，规划电路板和电气定义，确定电路板板边。
此过程分两步：
首先创建一个新的PCB文件，再绘制PCB的边框。
注意必须在KeepOut板层中绘制；
（3）元件的自动布局。
装入网络表与零件封装后，通常装入的零件封装都不能按照预期的位置摆放，需要对它们进行重新布局；
（4）手工编辑调整元件的布局；
（5）自动布线；
（6）手工调整布线；经过以上步骤，生成PCB板如下：
图4-4PCB原理图
4.4本章小结
能够影响整个项目成败的关键问题是能否制作出实物，以及实物是否能正常的工作，技术难点和风险就是制作过程中的实物构造连接，和制作失败的资金浪费，这些问题对项目的影响是极其关键，直接导致本次项目的成功与否。
还有在于对EDA软件的学习和使用以及内部原理分析，管脚的作用的分析，从而正确的应用；同时我们需要在EDA元器件库和封装库中找到它，如果没有则需其它元器件代替或自己编辑，因此能否对它的了解和应用是我们本次设计的成败关键。
千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。
“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前。
结论
本次设计主要注重于原理，比较细致地介绍了电路的工作原理，也对原理图进行了仿真。
设计中得到了同学和老师的帮助，在这里我表示感谢！
由于时间紧，所以设计中可能存在不完美的地方，也希望老师能批评指正。
通过这两周的学习，我感觉有很大的收获。
首先，我需要对课题进行初步的研究，然后通过上网和图书馆查找资料对其进行调试，然后对原理图进行仿真。
虽然在此次设计中遇到的困难很多，但我还是非常喜悦，因为我学到了很多的知识，感觉到了自己的付出得到了收获，对以后的学习道路也有了激励，对我们学生来说，理论与实际同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。
致谢
结果怎样已然不再重要，在这几日里，我经历了阶段性成功的狂喜、测试失败后的绝望、陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。
我已经得到了很多。
除此之外，这次二人抢答器的设计，我进行了电路流程图及抢答电路的设计以及电路图的仿真，通过本次设计我基本上学会了一些EDA的绘制工具，基本上能设计简单的数字电路。
我发现我们学的东西需要运用到实践当中，我会在以后的学习中更加努力，把学到的知识好好运用。
很感谢陶老师在这段时间对我的指导和帮助！
参考文献
[1]康华光.电子技术基础（模拟部分）.高等教育出版社,2000
[2]阎石.数字电子技术基础（第四版）.高等教育出版社，2000
[3]AndrowS.Tanenbaum.计算机网络（第4版）[M].Pearson，2004
[4]杨杉，欧大生.电路设计与制板——ProtelDXP实用教程.西安电子科技大学出版社，2004
[5]W.Simpson,Editor.ThePoint-to-PointProtocol,RFC1661[EB/OL].July1994
[6]W.RichardStevens,范建华译.TCP/IP详解卷1：
协议[M].机械工业出版社，2000
[7]WAVECOM.ATCommandsInterfaceGuide,Revision002[EB/OL].6thNovember2003
《EDA课程设计》评价表
题目
二人抢答器的设计
指导老师
陶佰睿
内容简介：
这次我设计的二人抢答器主要包括原理图、仿真图和PCB图，我们大家都知道抢答器是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。
抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。
选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。
技术性能指标要求：
a:
设计指标
（1）2路开关输入；
（2）稳定显示与输入开关编号相对应的数字１～2；（3）输出具有唯一性和时序第一的特征。
b:
设计指标要求
（1）画出电路原理图（或或仿真电路图）；
（2）元器件及参数选择；（3）电路仿真与调试；（4）ＰＣＢ文件生成与打印输出。
c:
制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
d:
编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
工作环境要求：
在室温下即可，不可高温，避免潮湿。
姓名:
王芹
学号:
2005131033
规模、技术难度、工作量（25）
文档报告
（30）
实现结果
（演示）
（20）
答辩表现
（15）
平时及团队协作
（10）
总分
（100）
备注：
评语：
经评定，总成绩：
指导教师：
2007年09月日
升级会员 