多路數(shù)字定時(shí)搶答器設(shè)計(jì)仿真與制作

1、武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書學(xué) 號(hào):課程設(shè)計(jì)題目多路數(shù)字定時(shí)搶答器設(shè)計(jì)仿真與制作學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名指導(dǎo)教師2015 年 7 月 110武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名:專業(yè)班級(jí):指導(dǎo)教師:工作單位:多路數(shù)字定時(shí)搶答器設(shè)計(jì)仿真與制作初始條件:本課程設(shè)計(jì)，要求用集成電路：74LSI48, 74LS279, 74LS48, 74LSI92, NE555, 74LS00,74LSI21和其它器件等，實(shí)現(xiàn)八路定時(shí)搶答功能。用蜂鳴器作聲電器件，工作電源Vcc為+5V。要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)工作

2、量：1周內(nèi)完成對(duì)多路數(shù)字定時(shí)搶答器的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試。2、技術(shù)要求: 可同時(shí)供8名選手（或代表隊(duì)）參賽，其編號(hào)分別是0到7,各用一個(gè)搶答按鈕, 按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)。給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào) 立即鎖存，并數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出聲音提示；同時(shí)封鎖輸入電路， 禁止其它選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng) 主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，要求定時(shí)器立即

3、進(jìn)行減計(jì)時(shí)，并用顯示器顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā) 出短暫的聲響，聲響持續(xù)時(shí)間0. 5秒左右。參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止；如果定時(shí)搶答的時(shí)間已 到，而沒有選手搶答時(shí)，本次搶答無效，系統(tǒng)進(jìn)行短暫的報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選 手超時(shí)后搶答，定時(shí)顯示器上顯示 00。確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電 路，畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書。 全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時(shí)間安排:1)第1-2

4、天,查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2)第3-4天,方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。3)第4-5天,電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說明書撰寫。指導(dǎo)教師簽名系主任（或責(zé)任教師）簽名:武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書19目錄目錄摘要多路數(shù)字定時(shí)搶答器、多路數(shù)字定時(shí)搶答器電路設(shè)計(jì)1.1搶答器的功能要求1.2搶答器的組成結(jié)構(gòu)二、原理電路設(shè)計(jì)2.1搶答電路設(shè)計(jì)2.2秒脈沖電路設(shè)計(jì)102.3定時(shí)電路設(shè)計(jì)122.4報(bào)警電路設(shè)計(jì)142.5整體電路設(shè)計(jì)1518仿真軟件Proteus183.1 P roteus的簡介3.2 P roteus功能特點(diǎn)18四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)19參考文獻(xiàn)20附錄一：元器件清單20附錄二：實(shí)物圖23本科生課程設(shè)

5、計(jì)成績?cè)u(píng)定表24摘要多路數(shù)字定時(shí)搶答器設(shè)計(jì)仿真與制作是基于74LS148、74LS373 74LS4& 74LS192、NE555 74LS04 74LSI21、7段數(shù)碼管設(shè)計(jì)的。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。主持人通過時(shí)間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)搶答時(shí)間，系統(tǒng)將自動(dòng)倒計(jì)時(shí),8位選手可以進(jìn)行搶答。若規(guī)定時(shí)間內(nèi)有選手搶答則數(shù)碼管顯示編號(hào)且計(jì)時(shí)停止，再搶答無效；若規(guī)定時(shí)間內(nèi)無人搶答，蜂鳴報(bào)警器響起，提示本輪搶答無效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。搶答器的搶答按鍵是由八個(gè)開關(guān)組模擬，經(jīng)過74LS148編碼器、74LS373鎖存器、74LS48譯碼器和7段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，倒計(jì)時(shí)功能所用的時(shí)鐘信號(hào)是由55

6、5振蕩器改造的多諧振蕩器輸出的，輸出的信號(hào)與兩個(gè)74LS192相連，通過置數(shù)功能調(diào)整倒計(jì)時(shí)周期，與 74LS192相連的是74LS48譯碼器和7段數(shù)碼管。整個(gè)電路由一個(gè)電源和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)控制的, 扮演了裁判的角色。關(guān)鍵詞：八路、搶答器、定時(shí)、倒計(jì)時(shí)、報(bào)警器多路數(shù)字定時(shí)搶答器、多路數(shù)字定時(shí)搶答器電路設(shè)計(jì)1.1搶答器的功能要求1. 設(shè)計(jì)一個(gè)多路數(shù)字定時(shí)搶答器，可同時(shí)供8人或8隊(duì)參加比賽，它們的編號(hào)分別是0，1, 2，3, 4，5, 6, 7,各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是 SO, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 。2. 給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)

7、，用來控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。3. 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能，搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)蜂鳴報(bào)警器發(fā)聲提示。此外要封鎖 輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。4. 搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可由主持人設(shè)定（如 30s）。當(dāng)節(jié)目主持人按下“開始”按鈕后，要求定時(shí)器立即開始倒計(jì)時(shí)，并在數(shù)碼管上顯示。5.參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，數(shù)碼管顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。6.如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，

8、卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報(bào)警,并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器上顯示“00”1.2搶答器的組成結(jié)構(gòu)搶答器的總電路框圖如圖1所示，由主體電路和拓展電路兩部分組成，主體電路完成 基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，能同時(shí)封 鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。如圖所示定時(shí)搶答電路的工作過程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除” 位置，搶答器處于禁止功能工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定的時(shí)間, 當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說一聲“搶答開始”，同時(shí)控制開關(guān)撥到“開始”的位置, 搶答器處于工作狀態(tài)，

9、定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。定時(shí)器時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，并封鎖輸入電 路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下三項(xiàng) 工作:1.優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào);2. 控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答;3. 控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手回答問題完畢時(shí)，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工 作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。圖1總電路框圖、原理電路設(shè)計(jì)2.1搶答電路設(shè)計(jì)搶答電路的功能有兩個(gè):是能分辨選手按鈕的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)

10、，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按按鈕操作無效。選用優(yōu)先編碼器74LS148和八D鎖存器74LS373 74LS48譯碼器與共陰極數(shù)碼管等實(shí)現(xiàn)該電路，如圖 2所示。U1Waluai三工$*:WPs 嗎Se匸U5CTilsSW1 .iTL、4輸出端4*3o3曇呂UiaaaoBtiah b匕7*L 1*6T r;f - L|l八Ml塹門-L 11-11輸出端2開關(guān)SJ si. siCal ；呻譏f訃嘔八八SI0 F、上TITP.圖2搶答電路仿真圖及原理圖工作原理：一開始，主持人開關(guān) S置于0，E0與開關(guān)信號(hào)經(jīng)過異或門連接74LS373的使能端LE使74LS373處于鎖存狀態(tài)，搶答無效。當(dāng)主持

11、人將開關(guān)置于1，74LS373使能,當(dāng)任意一個(gè)選手按下?lián)尨鸢粹o后，73LS373開始工作，與相應(yīng)輸入的輸出端口被置低電平, 低電平經(jīng)過74LS148編碼后輸出的是一組與輸入對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，反相后經(jīng)過譯碼顯示電路將對(duì)應(yīng)的編號(hào)顯示出來。由于此時(shí)74LS148工作，根據(jù)其功能表可知其 E0輸出高電平，與開關(guān)信號(hào)經(jīng)過異或門后鎖存搶答信號(hào)，此時(shí)由于EO與開關(guān)信號(hào)同為高電平，因此使LE=O,再次將74LS373鎖存，即使其他選手再按動(dòng)按鈕，也不會(huì)再有輸出。這樣, 輪搶答完成，當(dāng)主持人將開關(guān)置于 0時(shí)，74LS373輸出全為1, EO=0使數(shù)碼管燈全滅,并且74LS373進(jìn)入鎖存狀態(tài)。等待下一輪搶答的開

12、始。使用的優(yōu)先編碼器74LS148和八D鎖存器74LS373 74LS48譯碼器與共陰極數(shù)碼管的引腳圖和功能表如下所示:(1)優(yōu)先編碼器74LS148的引腳圖和功能表74LS148是八線-三線優(yōu)先編碼器，該編碼器由8個(gè)信號(hào)輸入端，3個(gè)二進(jìn)制輸出端,輸入輸出均為低電平有效。EI為輸入使能端，低電平有效，當(dāng)EI為低電平時(shí)，編碼器處 于工作狀態(tài)；EO為輸出使能端，只有在EI=O，且所有輸入都為1時(shí)，輸出為0； GS表征編碼器的工作狀態(tài)，當(dāng)且僅當(dāng)EI為低電平，且輸入至少有一各為有效電平時(shí)，GS才有效。因此，可根據(jù)EI、EO GS功能擴(kuò)展端的特點(diǎn),對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)控制。編碼器在搶答電路中功能是判斷搶答者的

13、編號(hào)。它的引腳圖如圖3所示，功能表如表1所示。frLLLLVHXXXXXXXTHXXXXXXLH_ INPUTS yTHXXXXXLHHyTHXXXXLHHHTxHXXXLHHHHyYHlXXLHHHMHTvHXLHHHHHHvHLHHHHHHH OUTPUTS A2 AT HHIHHHHHHLLHHLLHH匹HLHLH蘭 EO HHLLLLLLLLHLHHHHHHH表1 74LS148功能表(2)八D鎖存器74LS373的引腳圖和功能表74LS373是常用的八D鎖存器，它的引腳圖如圖4所示，功能表如表2所示。由功能表可以看出鎖存端LE由高變低時(shí)，輸出端8位信息被鎖存,直到LE端再次有效。當(dāng)三

14、態(tài)門使能信號(hào)0E為低電平時(shí)，三態(tài)門導(dǎo)通，允許輸出,0E為高電平時(shí),輸出懸空。當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使 0E為低電平，此時(shí)鎖存使能端 C為高電平時(shí)，輸出0)07狀態(tài)與輸入端DiD7狀態(tài)相同；當(dāng)C發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端 DiD7數(shù)據(jù)鎖入0dO。0E Oo Do D Cl O2 Dj 旳 03 GNDVCC O7 D7 Ds Og O5 O5 D4 O4 LE崗而而而!1応|1II巧inrinn圖4 74LS373引腳圖DfiLEOEOnHHLHLHLLXLLQqXXHz*表2 74LS373功能表（3） 74LS48譯碼器的引腳圖七段顯示譯碼器74LS48俞出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰

15、極顯示器。BI / RBO為消隱輸入端（低電平有效）/脈沖消隱輸出端RBI為脈沖消隱輸入端（低電平有效）（低電平有效），LT為燈測(cè)試輸入端（低電平有效），,當(dāng) BI =0時(shí)，ag全為0.數(shù)碼管顯示全滅。引腳圖如圖5所示。zbhpftALaJIaJIaILlILlIILlI LlJLlIB C rr 0I/R0O W D 代 GMD圖5 74LS48引腳圖（4）共陰極數(shù)碼管的引腳圖共陰數(shù)碼管由74LS48譯碼器輸出高電平驅(qū)動(dòng)，以顯示已搶答選手的編號(hào)。弓I腳圖如圖6所示。圖5共陰數(shù)碼管引腳圖2.2秒脈沖電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)秒脈沖電路為下面的定時(shí)電路提供 CP脈沖，使用的是NE555制作脈沖產(chǎn)生電路，如

16、圖6所示為用NE555設(shè)計(jì)的秒脈沖產(chǎn)生電路，圖7為用Proteus仿真出來的秒脈沖信號(hào)。定時(shí)電路的要求是需要產(chǎn)生周期為一秒CP脈沖信號(hào)，所以頻率需要設(shè)計(jì)的是產(chǎn)生頻率為1Hz。圖中電容C1的充放電時(shí)間分別是:t1=(R5+R7) X C3X ln2 0.7(R5+R7)C3, t2=R7X C3X ln2 0.7R4X C3所以NE555的3端輸出的頻率為:f=1/(t1+t2) 1.43/(R5+2R7)C3所以可知應(yīng)采用電阻和電容值分別為 ：R5=15KQ, R7=64, C3=10uf,滿足上式，即得到的是秒脈沖，該電路中，電容 C4的作用是抗干擾。R5R7.64k -3752OjOIuF

17、T：;-圖6秒脈沖電路圖Digital OscilloscopeA gAC力:：-?-=.c El=1起心1Cu ima.EWPt(0ACnrONC忖.思I* Er*0-=；ACGWD 4卜g：HknvBTX巴 曲匸 oc i 1OMOFFL帖圖7產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)仿真/減計(jì)數(shù)2.3定時(shí)電路設(shè)計(jì)搶答過程中有時(shí)間限制，需設(shè)計(jì)倒計(jì)時(shí)電路即定時(shí)電路，選用十進(jìn)制同步加 器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供，倒計(jì)時(shí)電路的實(shí)現(xiàn)主要依靠74LS192的減法計(jì)數(shù)功能，所需的 CP脈沖信號(hào)由555振蕩電路提供。74LS192是具有置數(shù)和清零功能的同步十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器。74LS192引腳圖和功能表

18、如圖8和表3,設(shè)計(jì)的定時(shí)電路如圖9。74LS192芯片R, Pi, P2, P3為預(yù)置數(shù)輸入端，Q, Q, Q, Q為計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)輸出端，TCD為借位輸出端（低電平有效），TCu為進(jìn)位輸出端（低電平有效）。LJliJbJLiJLlljkJBPl Qi Qq CPd CPU Q? Qa GND叱 C P。 MP rCp TCu PL P?巴MRPLCPucPoMoneHXJ(X鷗LLXXKILHHH秫LH；WLH 1HJ圖8 74LS192引腳圖表3 74LS192功能表L6Ti-LSiETi|nL - - iVl - - LUO： st佔(zhàn) iffimUP .STU1A.T-lBi.i . =-vT

19、-.IR&L7棗.1st -,Im-J LurC3U11 -.T.+tS& .-.rrrv-p. .圖9定時(shí)電路定時(shí)電路實(shí)現(xiàn)的基本功能:(1) 主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，定時(shí)器電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)即開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。(2) 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，定時(shí)器電路停止工作并且鎖存搶答時(shí)刻剩余時(shí)間。00。(3) 當(dāng)設(shè)計(jì)的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，定時(shí)電路停止工作即顯示定時(shí)電路的工作原理:74LS192具有預(yù)置數(shù)功能，通過74LS192的置數(shù)端主持人根據(jù)需求將初始時(shí)間輸入,搶答開始前開關(guān)S置低電位，74LS192處于清零鎖存狀態(tài)，當(dāng)主持人將開關(guān)置于高電平此時(shí)，由秒脈沖電路產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)進(jìn)入

20、74LS192,使芯片由預(yù)置數(shù)進(jìn)入減計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)態(tài)，若沒有選手搶答，一直減計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)至00時(shí)觸發(fā)報(bào)警電路蜂鳴器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，同時(shí)計(jì)數(shù)高位TCD由高電平變成低電平，阻止了秒脈沖信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器停止工作。若計(jì) 時(shí)期間有人搶答，74LS11的4輸入由高電平變成低電平，同樣使減計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)，顯示 器上顯示此刻剩余時(shí)間。2.4報(bào)警電路設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)要求電路中添加報(bào)警電路，即可用NE555驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。555定時(shí)器 是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成單路，其應(yīng)用極為廣泛。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121的輸入端接收到高電平時(shí)，會(huì)使其產(chǎn)生單個(gè)周期為0.5S的脈沖，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲響，即實(shí)現(xiàn)了蜂鳴報(bào)

21、警器發(fā)聲提示的功能。555芯片的引腳圖如圖10,報(bào)警電路的設(shè)計(jì)電路圖如圖11。5圖10 555引腳圖THRESHOLDCOhTTROL VOLTAGEVccDISCHARGETGNDpTRIGGER nZOUTPUTRESET圖11報(bào)警電路2.5整體電路設(shè)計(jì)通過設(shè)計(jì)完成多路數(shù)字搶答器的仿真和制作，實(shí)現(xiàn)了 8人搶答、主持人控制電路的正常工作、定時(shí)電路的定時(shí)功能、秒脈沖電路的產(chǎn)生脈沖信號(hào)功能、報(bào)警電路的報(bào)警功能、搶答后的鎖存功能等。先設(shè)計(jì)出各分電路圖并使各部分功能可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，再通過使用仿真軟件Proteus來進(jìn)行整個(gè)電路的仿真，最后設(shè)計(jì)出總的電路圖，并實(shí)現(xiàn)所要求設(shè)計(jì)的所有功能。設(shè)計(jì)的總電路圖如圖

22、 12所示。下面是多路數(shù)字搶答器功能的實(shí)現(xiàn)過程的描述及實(shí)現(xiàn)的原理和方式:8個(gè)選手分別對(duì)應(yīng)8個(gè)搶答按鈕SO、S1、S2、S3、S4 S5、S6 S7,搶答后顯示器上顯示的分別是0、1、2、3、4、5、6、7。主持人按下復(fù)位開始按鍵對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行 “清零”， 輸出低電平，分為3路：一路低電平輸出到計(jì)數(shù)器74LS192的PL端，而CR端也是低電平,所以使得對(duì)應(yīng)顯示器輸出預(yù)置的數(shù)據(jù)；另一路與74LS148的E0端異或后變?yōu)楦唠娖捷敵龅?4LS373的使能端LE，此時(shí)鎖存器不鎖存數(shù)據(jù)，所以搶答部分?jǐn)?shù)碼管無顯示即處于消隱狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了清零，同時(shí)，EO由高電平變成低電平，與清零端異或后輸出0,使74LS373

23、處于鎖存狀態(tài)；三是與集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121相連，因?yàn)槭堑碗娖剿詻]有報(bào)警信號(hào)。主持人通過時(shí)間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)搶答時(shí)間，此設(shè)定可以通過調(diào)節(jié)輸入兩片74LS192的四個(gè)輸入端P3 P2、P1、PO的高低電平來進(jìn)行（例如要設(shè)定時(shí)間為20秒,就將十位的74LS192的P3 P2、P1、P0分別置位為0、0、1、0,而將各位的74LS192的P3、P2、P1、P0都置于0）。當(dāng)主持人宣讀完題目說“開始”并將開關(guān)置于“開始”位置后，輸出為高電平,此高電平有三路方向：一路輸出到集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121的輸入端，使其產(chǎn)生單個(gè)周期為0.5S的脈沖，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲響，即實(shí)現(xiàn)了蜂鳴報(bào)警器發(fā)聲提示的功能

24、；另一 路輸出到74LS192的PL端，使其處于高電平而根據(jù)秒脈沖電路信號(hào)開始減計(jì)數(shù)；還有一 路與EO信號(hào)（此時(shí)為0）異或后將高電平輸入LE端，使八D鎖存器74LS373處于傳輸狀 態(tài)，此時(shí)任何選手搶答有效。在搶答時(shí)間限制內(nèi)，若有任何一位選手按鍵搶答時(shí)，八D鎖存器74LS373工作，與輸入端相對(duì)應(yīng)的輸出端C0CF輸出相對(duì)應(yīng)的低電平，此時(shí)鎖存器輸出的八位電平經(jīng)83八位優(yōu)先編碼器74LS148編碼輸出的A2A0再經(jīng)74LS86反相后成為與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的三位 二進(jìn)制碼，此時(shí)將使得74LS148的管腳15（E0）的輸出由電低平變成高電平，輸出到74LS48 的二進(jìn)制碼經(jīng)74LS48譯碼后輸出到七段共

25、陰數(shù)碼管上，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的選手編號(hào)。而 此時(shí)，74LS48的EO端輸出為高電平，主持人控制的開關(guān)出也輸出高電平，二者經(jīng)過異或 門后輸出低電平，輸出到鎖存器 74LS373的LE端，74LS373的鎖存端實(shí)現(xiàn)鎖存功能，其他選手若再按動(dòng)對(duì)應(yīng)按鈕也無對(duì)應(yīng)輸出，即實(shí)現(xiàn)了搶答功能；74LS148的E0段輸出高電平輸出到集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121的輸入端，使其產(chǎn)生單個(gè)周期為 0.5S的脈沖，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲響，即實(shí)現(xiàn)了蜂鳴報(bào)警器發(fā)聲提示的功能；74LS148的GS端輸出電平由高變 低,與秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的秒脈沖相與后輸出為 0,使得計(jì)數(shù)器74LS192的CB端無脈沖輸武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)

26、計(jì)說明書入，計(jì)數(shù)器停止工作，保持原來顯示不變，即實(shí)現(xiàn)了暫停減計(jì)數(shù)使其記錄搶答時(shí)間的功能;若沒有選手按動(dòng)按鈕，則74LS373輸出全為高電平，74LS148也輸出高電平，E0端輸出低電平至74LS48的滅燈輸入RI/RBO端，使得信號(hào)經(jīng)74LS48到顯示器上時(shí)無顯示。若到定時(shí)部分計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)到 00還無選手按動(dòng)按鈕的話，十位 74LS192的借位輸出端輸出低電平，將此輸出低電平輸入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121的B端口，使其產(chǎn)生周期為0.5s的脈沖使蜂鳴報(bào)警器發(fā)聲提示，即實(shí)現(xiàn)無人搶答時(shí)搶答時(shí)間結(jié)束的提示功能。圖12總電路圖仿真圖仃武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書、仿真軟件 P roteus本

27、次課程設(shè)計(jì)使用的仿真軟件是 Proteus，它可以很好地將設(shè)計(jì)出來的電路仿真出來,方便于對(duì)設(shè)計(jì)的各部分功能及總電路功能的檢驗(yàn)，并且成功的模擬出多路數(shù)字搶答器的各種功能要求。在這次數(shù)電課設(shè)中，自學(xué)了Proteus并且使用Proteus進(jìn)行設(shè)計(jì)的仿真，不僅學(xué)會(huì)了新的仿真軟件的使用，而且還方便了課程設(shè)計(jì)的進(jìn)行，自己在使用Proteus過程中雖然也會(huì)遇到問題，但是都能及時(shí)得以解決。下面對(duì)仿真軟件Proteus進(jìn)行簡單介紹。3.1 P roteus的簡介Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有 其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及

28、外圍器件。它是目前比較好的仿真單片 機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教 學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處 理器模型支持 8051、HC11 PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33 、AVR ARM 8086 和 MSP430等，2010年又增加了 Cortex和DSP系列處

29、理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB!多種編譯器。3.2 P roteus功能特點(diǎn)Proteus軟件具有其它EDAX具軟件的功能。這些功能是：原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線、SPICE電路仿真。四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)是非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，本次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完數(shù)字電子技 術(shù)基礎(chǔ)這門課程之后進(jìn)行的，是對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)的一次檢測(cè)。本次課程設(shè)計(jì)不僅使自己 對(duì)數(shù)字電子技術(shù)這門課程所學(xué)的的理論知識(shí)有更好的了解，而且也鍛煉了自己對(duì)理論知識(shí) 的應(yīng)用能力，提高自己的設(shè)計(jì)能力，做到學(xué)以致用。本次課程設(shè)計(jì)的題目是多路數(shù)字搶答器的仿真設(shè)計(jì)和制作，需要實(shí)現(xiàn)8

30、人搶答、定時(shí)、報(bào)警等功能，并運(yùn)用各種芯片來實(shí)現(xiàn)電路的搭建，運(yùn)用仿真軟件來仿真模擬搶答器 的這些基本功能。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先要做的就是弄清楚課程設(shè)計(jì)的要求，認(rèn)真分 析各部分功能的實(shí)現(xiàn)要求及原理，要理清思路再進(jìn)行各部分電路的搭建和實(shí)現(xiàn)，當(dāng)每部分 功能都得以實(shí)現(xiàn)后再將這些分電路合成整個(gè)總的電路，這樣可以避免問題的出現(xiàn)，同時(shí)也 方便于檢查電路的問題。在焊接實(shí)物之前，應(yīng)該先通過仿真軟件進(jìn)行仿真，當(dāng)仿真成功即 各部分功能都可以實(shí)現(xiàn)后再進(jìn)行實(shí)物焊接。在完成本次課程設(shè)計(jì)的過程中，更好地了解了各種芯片的功能，并且根據(jù)各芯片的功能來設(shè)計(jì)所需的電路，禾用各芯片的不同功能來完成整個(gè)電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)也是對(duì)所學(xué)的

31、數(shù)電的理論知識(shí)進(jìn)行了很好的鞏固，在設(shè)計(jì)過程中，遇到?jīng)]學(xué)過的芯片就自己上網(wǎng)搜索并Proteus，所理解芯片功能，學(xué)到了很多新的東西。另外，還自學(xué)了仿真軟件Proteus并用來完成電路的仿真，在運(yùn)用的過程中雖然也會(huì)有不熟練的問題，但是還是很好地運(yùn)用了 以，算是又學(xué)會(huì)了不少新的東西。當(dāng)然，在課程設(shè)計(jì)中也會(huì)遇到很多的問題，需要耐心去 調(diào)試并找出問題所在，這樣可以學(xué)到更多的東西。291234參考文獻(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)伍時(shí)和吳友宇清華大學(xué)出版社2009.4童師白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，第三版.北京：高等教育版社，2001呂思忠，施齊云.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).哈爾濱：工程大學(xué)出版社，2001.09曹漢房.陳耀奎編.數(shù)字技術(shù)教程.北京：電子工業(yè)出版社，1995謝自美.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 第三版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006附錄一：元器件清單序號(hào)型號(hào)名稱數(shù)量備注174LS373八D鎖存器1工作電壓5V274LS148優(yōu)先編碼器1工作電壓5V374LS48七段譯碼顯示器3工作電壓5V4/共陰極七段數(shù)碼顯示管3工作電壓5V574LS192十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器2工作電壓5V6NE555555計(jì)時(shí)器2工作電壓5V774LS121非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1工作電壓5V874LS04非門1工作電壓5V974LS86二輸入異或門1