基于PROTEUS的八人抢答器毕业设计论文.docx

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基于PROTEUS的八人抢答器毕业设计论文

毕业设计（论文）

标题：

基于PROTEUS的八人抢答器

摘要

竞赛的原则是公平，公平的前提科学与技术。

抢答器作为一种实用的竞赛工具，已经广泛应用于各种竞赛活动场合。

本设计是基于prutues基础的八人抢答器，从实际应用出发,利用数字电子技术作为技术参考，选用我们熟悉了解的电子元器件，设计具有实用功能的抢答器。

该设计主要分为三个部分：

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。

抢答器的设计利用pruter完成了原理图设计，用prutues软件进行电路设计仿真，实现设计效果。

关键词：

编码器译码器数字电子技术proteus仿真

课程设计任务书

题目：

基于proteus基础八人抢答器

初始条件：

确定抢答器实现的功能，熟悉计算机电子电路设计，熟悉设计实验中所需要的元器件，熟练掌握运用proter和proteus软件，

要求完成的主要任务:

1．运用所学的模拟电子技术和数字数字电子技术计算机技术，设计一个能够满足特定要求功能的八人抢答器。

2．在protuer软件上绘制电路原理图，

3．按照所画的原理图，在pruteus仿真软件上进行仿真。

目录（三号黑体字）

摘要…………………………………………………………………（Ι）

一、课程设计任务书…………………………………………1

1.1题目………………………………………

1.2要求完成的任务………………………………………

二、总体方案设计…………………………………………

2.1设计目的………………………………………

2.2设计要求与内容………………………………………

2.3设计说明与结构图………………………………………

2.4工作原理………………………………………………

三、电子元器件说明图……………………………………………

结论…………………………………………………………………

参考文献……………………………………………………………

附录…………………………………………………………………

后记…………………………………………………………………

二、总体设计方案

2.1、设计目的

通过八人抢答器的设计与仿真实验，要求学生回顾所学数字电子技术基础和模拟电子基础理论和基础知识，熟悉练习实用protuer软件和pruteus软件。

掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。

达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。

2.2、设计要求与内容

①本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。

实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等，在这里选择锁存器。

（1）设计制作一个可容纳8人或组参赛使用的抢答器，每人或组设置一个抢答按钮供抢答者使用，主持人设置一个按钮控制其他八个按钮的起始、置零与结束。

（2）。

在主持人系统发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮，同时蜂鸣器报警，并用人序或组别显示电路显示出抢答者的组别，同时指示灯亮。

此时，电路应具备自锁存功能，使别组的抢答开关不起作用。

（3）可设定时间，若超过设定时间仍无人抢答，则报警指示灯熄灭。

②电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能，当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二极管直接指示出组别。

2．3设计说明与结构图

为了实现预期设计效果，我们设计了以下方案：

在抢答器设计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。

图2.1方案系统框图

2.4工作原理

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。

基本原理图如：

四、电子元器件说明图

74LS48内部电路图

锁存器原理图

1XXXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）

1.1XXXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）

1.1.1XXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）

XXXXXXXXXXXXXXX（小四号宋体字）

…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

2XXXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）

2.1XXXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）

2.1.1XXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）

XXXXXXXXXXXXXXX（小四号宋体字）

………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………

三、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。

图3.1选手抢答按钮电路

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，8路锁存器74HC573的LE端为高电平，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，LE端变成低电平，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。

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。

74LS192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／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。

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。

DUdu为控制信号。

555的4脚为清零端，为低电平时输出低电平，当DUdu为高电平时，多谐振荡器工作，使扬声器发生。

（a）

（b）

图3.4报警电路

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。

（a）（b）（c）

图3.5系统时序控制电路

4软件设计原理

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