基于MultismProtel的数字抢答器毕业设计.docx

1、基于MultismProtel的数字抢答器毕业设计基于Multism/Protel的数字抢答器学生： 指导教师：内容摘要：竞赛抢答器系统是工厂、学校和电视台等单位举行各类智力竞赛等娱乐活动中常常利用的重要基础设备之一。本文介绍了数字抢答器的大体原理和工作流程，现代电子工程设计中一种经常使用的有效方式确实是运算机仿真技术，如multisim9，protel等。Multisim软件解决了多数任采纳实物元器件进行连线测试，这种传统的实验方式受到了许多限制，而用multisim软件进行仿真模拟实验，实验进程和结果超级接近实际操作成效，参数方便修改，元器件选择范围也超级普遍。本文采纳的是multisim

2、9，在前几版的进展基础上进行不断的改善，使multisim9加倍完美和壮大。 关键词：数字抢答器 multisim9 仿真设计 Based Multism / Protel digital Responder Abstract: Contest for system factories, schools and television stations and other units organize various quizzes and other recreational activities are often an important foundation for one of the

3、 devices used. This article describes the basic principles of digital answering device and workflow, modern electronic engineering design a common, efficient way of computer simulation technology, such as multisim9, protel and so on. Multisim software to solve the majority of physical components use

4、d to connect to any test, this traditional experimental methods by many restrictions, but with multisim software simulation experiment process and the results are very close to the actual operating results, easy to modify parameters, Yuan device selection range is also very extensive. This article u

5、ses multisim9, the first few versions of the development on the basis of continuous improvement, so that multisim9 more perfect and powerful. Keywords: Digital Responder multisim9 Simulation Design picture 基于Multisim/Protel的数字抢答器前言 数字抢答器系统是工厂、学校和电视台等单位举行各类智力竞赛等娱乐活动中常常利用的重要基础设备之一。数字抢答器由主体电路和扩展电路组成。优先

6、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；用操纵电路和主持人开关启动报警电路，以上两部份组成主体电路。通过按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，组成扩展电路。 1 Multisim9软件 Multisim的进展背景随着电子技术和运算机技术的进步，增进技术EDA技术的普及和进展，增进了革命性的新的电子电路设计，电子工程师做很多的设计工作能够通过计算家里做。传统的电子电路，通过三个时期的方案设计，验证和修改良行设计，搭接电路所需的实验方式，往往要通过反复实验的Multisim软件，品牌的进程多的工作能够通过对运算机来完成。在整个设计进程中，能够通过电脑来

7、完成所有的电子产品。随着运算机软件的开发， Multisim软件已经愈来愈完善，利用更普遍的Multisim9 。在以前版本的开发成立了一些改良， Multisim软件使系统加倍健壮。 Multisim软件的简单介绍Multisim9是一个全面的工具，用于系统提供庞大的元件数据库，它提供了所有先进的设计功能，以知足需求的产品从设计参数的数据库设计。IIT Multisim9推出专为电子电路仿真和设计于1988年的EDA软件工具。在Windows环境下，软件环境Multisim9有一个完整的集成设计，测试和分析，将创建原理图，电路图显示所有结果在一个窗口中的集成电路。构建实际电路之前，采纳虚拟仿

8、真软件Multisim9测试，实验方式和工具，使现代实验的产能扩张，以提高实验效率，节省了大量的实验资源。其大体步骤设计仿真软件是Multisim9 ：原理图设计，以制造一个模拟，部署选项电路原理图，利用模拟设备，设置模拟分析; Multisim9开始跳水。本文介绍了作为一个平台， Muitisim9一个应答进程复用器的设计。 Multisim的要紧功能和特点Multisim软件提供图书馆有13,000元素。尽管元件库专门大，但由于元件被分为不同的“系列”，就能够够很容易地找到所需的元件。 Multisim9元件库包括标准的设备和最先进的数字集成电路。每一个数据库的设备具有独特的符号，模型模拟

9、和包装，打造出电路图仿真和印刷电路板制造。 Multisim9还含有多种交互元素，指示元件，虚拟组件，组件和三维立体元件。交互元件能够在仿真进程组件改变的参数，来改变部份，以幸免为了节省时刻停止仿真参数，而且模拟的结果能够直接反映转变的元素的参数，表示该元素通过电平的外形尺寸差来表示，给用户提供了实时的视觉反馈;虚拟数字元素是能够改变的，有利于一个概念或描述的理论观点;评为“灯心” ，以提高组件的参数包括用户无法明白得的标准; 3D元素的外观超级相似，实际要素，了解电路原理图和实际电路之间的关系。除自带Multisim9软件自带的主元件库外，用户能够创建“公司元件库”将有助于用来方便的模拟实验

10、练习和工程设计团队。 Multisim9与其他方案相较。能够提供更个性化的方式来增加组件模型来建库。元件放置迅速和连线简捷方便在虚拟电子工作平台上成立电路的仿真，相对照较费时的步骤是放置元件和连线，Multisim9能够使利用者不需要指导就能够够轻易地完成元件的放置。元件的连接也超级简单，只需单击源引脚和目的引脚就能够够完成元件的连接。当元件移动和旋转时，Multisim9仍能够维持它们的连接。连线能够任意拖动和微调。壮大的电路分析功能Multisim9除提供虚拟仪表，为了更好地把握电路的性能，还提供了直流工作点分析、交流分析、灵敏度分析、3dB点分析、批处置分析、直流扫描分析、失真分析、傅里

11、叶分析、模型参数扫描分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、噪声系数分析、温度扫描分析、传输函数分析、用户自概念分析和最坏情形分析等19种分析，这些分析在现实中有可能是无法实现的。壮大的作图功能Multisim9提供了壮大的作图功能，可将仿真分析结果进行显示、调剂、贮存、打印和输出。利用作图器还能够对仿真结果进行测量、设置标记、重建坐标系和添加网格。所有显示的图形都能够被微软Excel、MathsoftMathcad和LABVIEW等软件挪用。后处置器利用后处置器，能够对仿真结果和波形进行传统的数学和工程运算。如算术运算、三角运算、代数运算、布尔代数运算、矢量运算和复杂的数学函数运算。RF电路的仿真大多

12、数SPICE模型在进行高频仿真时，SPICE仿真的结果与实际电路测试结果相差较大，因此对射频电路的仿真是不准确的。Multisim9提供了专门用于射频电路仿真的元件模型库和仪表，以此搭建射频电路并进行实验，提高了射频电路仿真的准确性。2 TTL与非门测试实验 门电路门电路的概念与分类所谓门电路，是指实现一些大体逻辑功能的电子电路。门电路分为分立元件门电路和集成门电路。集成门电路种类很多，最经常使用的有TTL和CMOS两人系列。分立元件门电路结构简单，功能较差，目前在数字电路中已很少利用，但它能够说明一些大体概念和分析方式。集成门电路种类较多，功能较强，利用普遍。利用分立元件门电路，集成电路能够

13、被做，但在实际应用中是集成的。由于品种单一与非门能够包括各类复杂的数字逻辑电路，和品种单一的设备，备件，调试带来极大的方便，它没有集成工业和门或门，和供给与非门。门电路的性能门电路的性能包括两方面的内容：一是作为大体逻辑单元的逻辑功能，另一是作为电路器件的电气特性。门电路一样有：与门、或门、非门、与非门、或非门等。各类门电路有着不同的功能，即针对不同的输入数值给出输出数值（比如或门要求两个输入值中有一个或以上为1时输出1；与门在两个输入值都为1是输出1，不然输出0；非门只有一个输入，而输出与输入反相），就像数学上简单的方程式；不同种类的门就像不同的方程式；大量的各类门能够描述更为复杂的方程式。

14、实验原理和实验电路表2.1.2-1 与非门真值表输入输出011010100111图2.1.2-1 TTL与非门实验电路3 编码器 编码器概述编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通信、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。依照编码器的读出模式可分为接触式和非接触式两种，依照本原理，可分为增量式和绝对式两类增量式，编码器是将位移转换成周期性的电信号，再转换为电信号脉冲计数位移的大小是指用脉冲数。绝对式编码器确信每一个位置对应一个数字代码，那只能说明在开始测量值和端部位置，但不能用于测量中间进程。 编码器分类

15、编码器可分为以下几类：增量型：确实是每转过单位的角度就发出一个脉冲信号(也有发正余弦信号，然后对其进行细分，斩波出频率更高的脉冲)，一样为A相、B相、Z相输出，A相、B相为彼此延迟1/4周期的脉冲输出，依照延迟关系能够区别正反转，而且通过取A相、B相的上升和下降沿能够进行2或4倍频；Z相为单圈脉冲，即每圈发出一个脉冲。绝对值型：确实是对应一圈，每一个基准的角度发出一个唯一与该角度对应二进制的数值，通过外部记圈器件能够进行多个位置的记录和测量。按信号的输出类型分为：电压输出、集电极开路输出、推拉互补输出和长线驱动输出。以编码器机械安装形式分类有轴型：有轴型又可分为夹紧法兰型、同步法兰型和伺服安装

16、型等。轴套型：轴套型又可分为半空型、全空型和大口径型等。以编码器工作原理可分为：光电式、磁电式和触点电刷式。4 数据选择器的概念和功能在多路数据传送进程中，能够依照需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器，也称多路选择器或多路开关。工作原理是 你给A1A0一组信号 比如1 0 那么就相当于给了他一个2进制数字2 也就相当于选通了D2那个输入端，那个时候 输出Y 输出的确实是D2的信号，D2是什么 Y就输出什么。数据选择器(MUX)的逻辑功能是在地址选择信号的操纵下，从多路数据当选择一路数据作为输出信号。图 数据选择器功能示用意图 数据选择器逻辑图表 数据选择器功能表输入输出使能地址GBA

17、Y10000D0001D1010D2011D35 时序逻辑电路概念数字电路依照逻辑功能的不同特点，可分为两类，称为组合逻辑电路（简称组合电路），而另一个被称为时序逻辑电路（简称时序电路）。组合逻辑电路的特点是输出的逻辑功能在任何时刻仅依托于时刻的数据，而不管该电路的原始状态。特性和时序逻辑电路是在任何时候输出逻辑函数不仅依托于输入信号的时刻，也取决于原始电路的状态，乃至和前面的输入有关。电路组成及分类在数字电路中通常分为组合逻辑和时序逻辑电路分为两大类，组合逻辑电路的特点是输入的转变直接反映了输出的转变，和输入和输出无关的原始状态，而且时序电路是一种输出不仅与当前的输入有关，而且与其输出状态的

18、原始状态有关，其相当于在组合逻辑的输入端加上了一个反馈输入，在其电路中有一个存储电路，其能够将输出的状态维持住。时序逻辑电路的分析方式依照给定的电路，写出它的方程、列出状态转换真值表、画出状态转换图和时序图，而后分析出它的功能。大体分析步骤：写方程式输出方程。时序逻辑电路的输出逻辑表达式，它一样为现态的函数。驱动方程。各触发器输入端的逻辑表达式。状态方程。将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，便取得该触发器的次态方程。时序逻辑电路的状态方程由各个触发器次态的逻辑表达式组成。列状态转换真值表将外输入信号和现态作为输入，次态和输出作为输出，列出状态转换真值表。逻辑功能的说明依照状态转换真值表来讲明

19、电路的逻辑功能。画状态转换图和时序图状态转换图：电路由现态转换到次态的示用意。时序图：在时钟脉冲CP作用下，各触发器状态转变的波形图。实验原理及实验电路五进制计数器原理74LS90计数器是一种中规模二一五-十进制计数器，R0（1），R0（2）是清零端，R9（1），R9（2）是置9端，CPA和QA可组成一个二进制计数器，CPB和QBQCQD组成五进制计数器；假设把QA和CPB相连，脉冲从CPA输入，那么组成8421BCD码十进制计数器。表 7490功能表复位输入输出 R1 R2 S1 S2 QD QC QB QAHHLLLLLHHLLLLLHHHLLHLL计 数LL计 数LL计 数LL计 数将输

20、出Qa与输入B连接，组成8421BCD码计数器；将输出Qb与输入A连接，组成5421BCD码计数器；74LS90具有如下的五种大体工作方式：五分频：即由Fd、Fc和Fb组成的异步五进制计数器工作方式。十分频（8421码）：将Qa与CK2连接，可组成8421码十分频电路。六分频：在十分频（8421码）的基础上，将QB端接R1，QC端接R2，其计数顺序为000101，当第六个脉冲作用后，显现状态QCQBQA=110，利用QBQC=11反馈到R1和R2的方式使电路置“0”。九分频：QAR一、QDR2，组成原理同六分频。十分频（5421码）：将五进制计数器的输出端QD接二进制计数器的脉冲输入端CK1，

21、即可组成5421码十分频工作方式。另外，据表可知，组成上述五种工作方式时，S一、S2端最少应有一端接地；组成五分频和十分频时，R一、R2端亦必需有一端接地。图 计数器的实验电路如图图用仿真软件验证计数器的逻辑功能：由电路可知，开关闭合时，输入为低电平；开关打开时，输入为高电平。采纳7段数码显示器进行结果显示。启动仿真，依次操纵各个开关的开通情形。由真值表可知只要操纵R1或R2及S1或S2中每组有一个为低电平，74LS90便开始计数。本电路实现的是五进制计数，依照电压型脉冲发生器所提供的脉冲，显示器依次显示：一、3、五、7、9。6 译码器概述概念译码器是一类多输入多输出设备的组合逻辑电路，它可分

22、为：变量译码和显示译码两类。变量译码器一般是多了几分的输入输出设备，显示译码器用来将二进制数转换成对应的七段码，一样其可分为驱动LED和驱动LCD解码是编码的逆进程，每一个二进制码的编码中，给出了一个特殊的含义，即表示一个特定信号或对象。明白得的代码的特殊地位的进程“翻译”称为解码，解码操作被称为解码器电路。或，是在状态解码器的数据能够被转换成二进制代码在原文的含义的电路的输出信号。分类许多类型的解码器，但他们的工作几乎相同的设计和分析，其中的二进制译码器，二 - 十进制译码器和解码器的屏幕是三种典型的利用超级普遍的解码电路。二进制码译码器，也被称为最小项译码器，N取得一个解码器，该解码器一般

23、是较小的项目将被转换成二进制代码数据的代码;码器解码器是由一个编码到另一种编码转换;显示译码器，编码一样是翻译成一个特殊的代码或代码数据，并通过显示装置显示的解码器的状态。译码器电路结构由与门电路组成的2输入译码器，其输出共有22 个（即4），能够每一个其输出对应于一个最小项。在电路中当输入BA的取值为10，即对应十进制数的2时，其F2输出为高电平，其余的输出为0。要紧利用了与非门组成的2输入的译码器，其每一个输出对应于一个最小项的非。在这点电路中，当输入BA的取值为10 时，其输出F2再也不为1 ，而是输出为0，其余的输出为1。上面列出的为2输入的情形，关于输入为2个以上的情形也与此相同，一

24、样能够有输出高电平有效的，也有输出低电平有效的。用译码器实现逻辑功能由于任何一组合逻辑电路都能够写成最小项表达式的形式，而译码器电路的输出列出了该电路的所有最小项表达式（或最小项的非表达式），故能够用译码器电路实现各类组合逻辑电路。用74LS138实现函数须注意两点：74LS138的输出是低电平有效，故实现逻辑功能时，输出端不可借或门及非门74138与前面不同的是，其有使能端，故使能端必需加以处置，不然无法实现需要的逻辑功能。使能输入端在集成电路规模常常碰到的使能端（Enable Pin），使终端能够是数据可被用来扩大终端集成电路功能的输入/输出的大小的输出，2输入与译码器的输入端，由于添加输

25、入端子功能改变当E=0时，输出全为0，最后译码器的空闲时刻，这是踊跃的高，那么他的结论可没有一个工作状态，咱们能够明白得E =0，当译码器不能正常工作，当E=1，咱们能够看到，它的译码器能够正常工作，咱们称此输入为E= 1能够正常利用所谓的高电平使能端。 实验原理及实验电路 译码器是一种具有“翻译”功能的逻辑电路，这种电路能将输入二进制代码的各类状态，依照其原意翻译成对应的输出信号。有一些译码器设有一个和多个使能操纵输入端，又成为片选端，用来操纵许诺译码或禁止译码。74LS138 为3 线8 线译码器，共有 54LS138和 74LS138 两种线路结构型式。74139译码器的工作方式：内部包

26、括两个相同的24线译码器，每一个译码器有3个输入端：G输入许诺；B、A地址数据输入。G=0时许诺译码，A、B为不同数据时，对应的输出端为低电平。表 真值表输入输出GBAY3Y2Y1Y0111110001110001110101010110110111图 译码器的实验电路如图用仿真软件验证译码器的逻辑功能：由电路图可知，开关闭合时，输入为低电平；开关打开时，输入为高电平。采纳灯的亮度进行结果显示。X一、X二、X3、X4别离对应Y一、Y二、Y3、Y4。启动仿真，依次操纵各个开关的开通情形。由真值表可知第一要操纵G为高电平，即可操纵译码输出。X一、X2闭合时，Y一、Y二、Y3点亮，Y0灭；X1闭合，

27、X2打开时，Y0、Y二、Y3点亮，Y1灭；X1打开，X2闭合时，Y0、Y一、Y3点亮，Y2灭；X一、X2打开时，Y0、Y一、Y2点亮，Y3灭。据此验证了译码器的逻辑功能。7 555按时电路 概述 概念 当集成基电路又称为集成或按时器555电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，被普遍利用。这是一个延迟时刻和各类各样的电路用于产生一个脉冲信号，由于内部的标准电压通过利用三个5K电阻电路555如此命名。 分类电路的类型有双极型和CMOS两类，类似于2的结构和工作原理。几乎所有的双极模型最后三个数字产品是555或556 ;所有CMOS型号7555或最后四位数字是7556 ，正是相同的逻辑功能和引

28、脚排列既方便交流。 555和7555顷单一的计时器。 556和7556顷两个按时器。电源电压VCC = +5 V双极 15伏，以200mA的最大输出电流，CMOS电压为3 18 V。555时的大体电路的特点：555芯片的应用程序启动时，称为555或555按时器电路。可是，进展，这除延迟的操纵程序，同时也为光，恒温，压力，速度，和其他操纵和测量测试音以后。另外，该组合物还能够是脉冲的，单稳态，双稳态，和脉冲调制电路的交变电流源的信号，功率变换，频率变换，脉冲调制。因为它是靠得住，利用方便，价钱低廉，被普遍应用于各类电子产品，有几十个555元器件，它是一个分压器，比较器， 大体R-S触发器，放电管

29、缓和冲器等。该电路是比较复杂的，模拟和数字电路的混合。555电路的工作原理:电路555的内部电路框图如图7-1所示。它包括两个电压比较器，一个RS锁存基地，一个放电开关T ，比较器的参考电压分压器组成的组成只提供5K三个电阻。别离使比较器A1和A2的反相输入端和比较器的参考电平终端的CCV32 CCV3 1反相输入端的底部的高度。 A1和A2输出RS状态操纵和状态放电开关摇杆。当从6英尺的输入，而且触发输入高电平信号超过参考电平CCV3 2 ，触发器被复位，输出端子555的3脚输出低，而放电开关导通;当2英尺下面CCV3 1的输入信号和输入，锁存输出555 3英尺高，而放电开关是关闭的。 DR

30、是复位端（ 4脚）时，RD= 0，555输出低电平。 VC是操纵电压端（5脚）中，比较器A1 CCV3 2通常的输出作为基准电平，当一个电压端子5的外部输入，即，通过改变比较器的参考电平达到另一个命令的输出时，电压没有连接，电容器一般是连接到地一个F，从排除外部干扰，水平滤波成效参考以确保稳固性。 T为放电管，当T导通时，连接销7的电容器提供具有低电阻的放电通路。计时器555主若是电阻性，电容充电和由两个比较器，用于检测电压的电容来确信输出电平，并接通和断开放电开关的电平形成的放电电路。这是很容易的从几微秒成立到数十个延迟电路分钟的很容易被一个单稳态触发器，施密特触发器，作为一个脉冲发生器电路或波形转换。图-1 555按时器组成框图它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一样情形下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是16V，CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一样用5V。3脚：输出端Vo2脚：TL低触发端6脚：TH高触发端4脚：DR是直接清零端。当DR端接低电平，那么时基电路不工作，现在不论TL、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不历时应接高电平。5脚：VC为操纵电压端。假设此端外接电压，那么可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不历时，应将该端串入一只F电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做按时器时