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1、第 0 页 毕业设计（论文）毕业设计（论文）标 题： 基于 PROTEUS 的八人抢答器学生姓名： 系 部： 专 业： 计算机 班 级： 指导教师: 第 1 页 摘 要（三号黑体字）XXXXXXXXX（四号宋体字）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
2、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 第 2 页 课程设计任务书课程设计任务书题题 目：基于目：基于 proteusproteus 基础八人抢答器基础八人抢答器 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，熟悉设计初始条件：确定抢答器实现的功能，熟
3、悉计算机电子电路设计，熟悉设计实验中所需要的元器件，熟练掌握运用实验中所需要的元器件，熟练掌握运用 proterproter 和和 proteusproteus 软件，软件，要求完成的主要任务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。个能够满足特定要求功能的八人抢答器。 2 2 在 protuer 软件上绘制电路原理图， 3 3 按照所画的原理图，在 pruteus 仿真软件上进行仿真。第 3 页 目 录（三号黑体字）摘要 ()一、课程设计任务书 11.1
4、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 第 4 页 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
5、.22.2、设计要求与内容、设计要求与内容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。电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能
6、，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。23 设计说明与结构图设计说明与结构图第 5 页 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。抢 答按 钮优先编码电路锁 存器译 码电 路抢 答显 示主
7、持人控制开关时钟脉冲产生定 时电 路显 示译 码时序控制电路报 警电 路定 时显 示提示音电路图 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，提示音电路给出间第 6 页 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
8、、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、电子元器件说明图第 7 页 74LS48 内部电路图图 附 2-4 74LS192 引脚图图 附 2-5 74LS48 引脚图第 8 页 锁存器原理图图 附 2-6 共阴数码管引脚图图 附 2-7 555 定时器引脚 图第 9 页 第 10 页 1 XXXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）1.1 XXXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）1.1.1 XXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）XXXXXXXXXXXXXXX（小四号宋体字）2 XXXXXXXXXXXXXXX（三号
9、黑体字）2.1 XXXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）2.1.1 XXXXXXXXXXXXXX（三号黑体字）XXXXXXXXXXXXXXX（小四号宋体字）三、单元模块设计三、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、以第 11 页 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 74LS1
10、3 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 31 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。S3SW-PBS1SW-PBS2SW-PBS7SW-PBS4SW-PBS6SW-PBS5SW-PBS8SW-PB10KR1 Res2 10KR2 Res2 10KR3 Res2 10KR4 Res2 10KR5 Res2 10KR6 Res2 10KR7 Res2 10KR8 Res2GNDVCCS1S2S3S4S5S6S7S8图 3.1
11、 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第 12 页 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
12、 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 13 页 S3SW-PBS1SW-PBS2SW-PBS7SW-PBS4SW-PBS6SW-PBS5SW-PBS8SW-PB10KR1 Res2 10KR2 Res2 10KR3 Res2 10KR4 Res2 10KR5 Res2 10KR6 Res2 10KR7 Res2 10KR8 Res2GNDVCC10KR12 Res2OE1D12D23D34D45D56
13、D67D78D89GND10LE11Q812Q713Q614Q515Q416Q317Q218Q119VCC20U6M74HC573B1RVCC12U7A DM74LS04M23451U24AMM54HC4002WA_1A_2U4A_7404A_1A_2U5A_74049 1012 138U1BSN7413N1 24 56U3ASN7413N9 1012 138U2BSN7413NS17SW-PBS1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8S1S2S3S4S5S6S7S8GNDLELEOEOEGSPLA B C D E F G HVCCGNDAE FG HC DG HB DE HBI/RBO4
14、RBI5LT3A07A11A22A36a13b12c11d10e9f15g14VCC16GND8U26DM74LS48ML7_7_7 L6_6_6 L5_5_5 L4_4_4 L3_3_3 L2_2_2 L1_1_1A1_1_1 A2_2_2 A3_3_3 A4_4_4VCCGNDVCCA4_4_4A3_3_3A2_2_2A1_1_1f9 g10e1d2K3c4DP5b6a7 K8DS3Dpy Blue-CCL1_1_1L2_2_2L3_3_3L4_4_4L5_5_5L6_6_6L7_7_7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,其时第 14 页 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
