電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)----智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目: 智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作 </p><p><b>　　初始條件： </b></p><p>　　（1）可同時(shí)供８名選手搶答輸入，每人一個(gè)

2、開關(guān)；</p><p>　?。?）穩(wěn)定顯示與輸入開關(guān)編號(hào)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字0-7；</p><p>　　（3）主持人一個(gè)開關(guān)以控制開始或顯示清0</p><p>　?。?）當(dāng)有人搶答時(shí)，其對(duì)應(yīng)編號(hào)立即顯示并鎖存，且其他選手被禁止</p><p><b>　　選作: 設(shè)計(jì)</b></p><p>　　具有

3、定時(shí)搶答功能的電路，由主持人預(yù)先設(shè)定時(shí)間</p><p>　　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）</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</b></p><p><b>　　方案比較及認(rèn)證</b></p><p><b>　　系統(tǒng)框圖，原

4、理說明</b></p><p>　　硬件原理，完整電路圖，采用器件的功能說明</p><p><b>　　調(diào)試記錄及結(jié)果分析</b></p><p>　　對(duì)成果的評(píng)價(jià)及改進(jìn)方法</p><p><b>　　總結(jié)（收獲及體會(huì)）</b></p><p><b&g

5、t;　　參考資料</b></p><p>　　附錄：器件表，芯片資料</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　6月27日——6月30日：明確課題，收集資料，方案確定，仿真</p><p>　　7月1日——7月4日：硬件電路制作與調(diào)試</p><p>　　7月

6、5日——7月8日：報(bào)告撰寫，交設(shè)計(jì)報(bào)告，答辯</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘

7、要1</b></p><p>　　1智能搶答器的設(shè)計(jì)2</p><p>　　1.1搶答器的功能要求2</p><p>　　1.2方案的提出和比較2</p><p>　　1.3整體設(shè)計(jì)思路4</p><p>　　1.4單元電路的設(shè)計(jì)5</p><p>　　1.4.1搶答電路

8、設(shè)計(jì)5</p><p>　　1.4.2定時(shí)電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　1.5搶答器整體電路12</p><p><b>　　2電路仿真13</b></p><p>　　2.1搶答電路仿真14</p><p>　　2.2整體電路仿真15</p><p>　　2

9、.3仿真中出現(xiàn)的問題15</p><p>　　3智能搶答器實(shí)物制作中出現(xiàn)的問題15</p><p><b>　　4總結(jié)16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p>　　附錄 元器件清單--18</p><p><b>　　

10、摘要</b></p><p>　　搶答器是一種廣泛運(yùn)用于各種場(chǎng)合的、操作簡(jiǎn)便的普通用具。 </p><p>　　此次設(shè)計(jì)的智能搶答器可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽。其電路由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成，分別由集成編碼器、計(jì)數(shù)器、鎖存器、定時(shí)器和必要的門電路等元器件組成。其中主體電路的作用是完成主持人的控制，系統(tǒng)清零與搶答開始功能，以及完成參賽者的搶答、顯示其編號(hào)的功能。擴(kuò)

11、展電路主要包括秒脈沖發(fā)生電路和定時(shí)電路，起到搶答計(jì)時(shí)的作用。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)的原理圖經(jīng)Proteus仿真軟件驗(yàn)證基本無誤，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所要求功能。根據(jù)原理圖，在面包板上連接構(gòu)成實(shí)物。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 搶答器 仿真 主體電路 擴(kuò)展電路</p><p>　　智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作</p><p><

12、;b>　　1智能搶答器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育形式和方法，通過搶答和必答兩種方式能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短時(shí)間內(nèi)，使人們?cè)黾右恍┛茖W(xué)知識(shí)和生活常識(shí)。搶答器的應(yīng)用可以避免某些競(jìng)賽中的不公平，因此搶答器廣泛運(yùn)用于各種場(chǎng)合。隨著科技的飛速發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用模擬電路、數(shù)字電路或模擬與數(shù)字電路相結(jié)合的方式以及利用微電腦芯片

13、作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)產(chǎn)生的單片機(jī)技術(shù)和C語言編程而設(shè)計(jì)的多路智力競(jìng)賽搶答器。本設(shè)計(jì)將采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)八路智能競(jìng)賽搶答器。</p><p>　　1.1搶答器的功能要求</p><p>　　基本功能：設(shè)計(jì)一個(gè)智能競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，其對(duì)應(yīng)的編號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7，他們各用一個(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S0、S1、S2

14、、S3、S4、S5、S6、S7。節(jié)目主持人擁有一個(gè)總的控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。當(dāng)主持人發(fā)出指令開始后，搶答開始，若有選手按搶答按鈕，其對(duì)應(yīng)的編號(hào)立即會(huì)被鎖存，并在數(shù)碼管上顯示出對(duì)應(yīng)的選手的編號(hào)。此外，禁止其他選手再搶答。第一個(gè)搶答的選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>　　擴(kuò)展功能：該搶答器具有定時(shí)搶答的功能，每次搶答的定時(shí)時(shí)間可由主持人設(shè)定

15、。當(dāng)主持人宣布“開始搶答”后，定時(shí)器立即開始倒計(jì)時(shí)，并在數(shù)碼管顯示屏上顯示。參賽選手在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答才有效，然后定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)刻，維持到到主持人再次清零為止。如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)會(huì)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。</p><p>　　1.2方案的提出和比較</p><p>　　根據(jù)對(duì)功

16、能要求的理解，可以設(shè)計(jì)出如下兩種方案。</p><p>　　方案一系統(tǒng)框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 方案一系統(tǒng)框圖</p><p>　　方案一所示搶答器工作過程：該方案是將搶答按鈕先直接與鎖存器相連，將最先搶答的選手的編號(hào)鎖定，再依次經(jīng)過優(yōu)先編碼器、譯碼器和七段顯示器，最后顯示的是搶答選手的編號(hào)，經(jīng)過優(yōu)先編碼器后的信號(hào)到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器又與報(bào)

17、警電路直接連接，所以顯示編號(hào)的同時(shí)可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外由主持人控制開關(guān)和其他部分電路通過門電路實(shí)現(xiàn)控制。</p><p>　　方案二系統(tǒng)框圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 方案二系統(tǒng)框圖</p><p>　　方案二所示搶答器的工作過程：主持人按動(dòng)開始搶答的開關(guān)后，最先搶答的選手的電平信號(hào)先經(jīng)過優(yōu)先編碼器，再依次經(jīng)過數(shù)據(jù)鎖存器，此時(shí)已經(jīng)限制了其他選手的搶答，

18、信號(hào)再經(jīng)過譯碼器和七段數(shù)碼顯示器，將最先搶答的該選手的編號(hào)顯示出來，到此完成的是搶答功能；如果沒有人搶答，30秒減計(jì)數(shù)器減到00，此是完成計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　看圖發(fā)現(xiàn)，第二種方案更好些。它的優(yōu)點(diǎn)在于，這種方案原理比較簡(jiǎn)單。主持人對(duì)整體電路的控制只需幾個(gè)門電路就可完成，不必用特別的芯片來組成控制電路。在有選手搶答后或者計(jì)時(shí)開始和結(jié)束時(shí)。既減少了布線使整個(gè)電路更直觀簡(jiǎn)單，又降低了產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性。<

19、/p><p><b>　　1.3整體設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　根據(jù)需要的功能，將定時(shí)搶答器電路分為主體電路和擴(kuò)展電路兩部分。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)按鈕時(shí)，顯示選手編號(hào)并鎖存，同時(shí)封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成搶答的定時(shí)功能。</p><p>　　比賽開始時(shí)，接通電源，主持人把開關(guān)置于“清零”位

20、置，搶答器此時(shí)并未工作，數(shù)碼管無顯示，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定的搶答時(shí)間。當(dāng)主持人宣布“搶答開始”，同時(shí)將總的控制開關(guān)撥到“開始”位置，搶答器則開始處于工作狀態(tài)，定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)。若選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答，則搶答電路應(yīng)該實(shí)現(xiàn)一下功能：</p><p>　　(1)編碼器電路識(shí)別出出搶答者的編號(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)；</p><p>　　(2)控制電路對(duì)輸入電路進(jìn)行封鎖，

21、避免其他選手再次進(jìn)行搶答； </p><p>　　(3)控制電路使定時(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。</p><p>　　當(dāng)選手將問題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開關(guān)，電路禁止工作狀態(tài)，為下一輪的搶答做好準(zhǔn)備。若規(guī)定的時(shí)間已到，但是沒有人搶答時(shí)，系統(tǒng)會(huì)封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。</p><p>　　搶答器的工作過程是

22、，主持人按動(dòng)開始搶答的開關(guān)后，最先搶答的選手的電平信號(hào)經(jīng)過優(yōu)先編碼器、鎖存器，此時(shí)已限制了其他選手的搶答，信號(hào)再經(jīng)過譯碼器和七段數(shù)碼顯示器，將該選手的編號(hào)顯示出來；如果沒有人搶答，減計(jì)數(shù)器會(huì)減到00，由此完成了計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　圖3 智能搶答器總體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　1.4單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.4.1搶答電路設(shè)計(jì)</p

23、><p>　　搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能識(shí)別出選手按鍵的先后順序，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鈕操作無效。因此，可以選用優(yōu)先編碼器74LS148和RS鎖存器74LS279以及譯碼顯示電路完成上述功能。</p><p>　　74LS148是八線-三線優(yōu)先編碼器，該編碼器有8個(gè)信號(hào)輸入端，3個(gè)二進(jìn)制輸出端，輸入輸出端均為低電平有效。EI為輸入使能端，低電平有效，

24、當(dāng)EI為低電平時(shí)，編碼器處于工作狀態(tài)，當(dāng)EI為高電平時(shí)，編碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)。EO為輸出使能端，只有在EI=0，且所有輸入都為1時(shí)，輸出才為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，可通過EI、EO、GS功能擴(kuò)展端對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)的控制。優(yōu)先編碼器在搶答電路中功能是識(shí)別搶答者的編號(hào)。</p><p>　　圖4 74LS148引腳圖</p><

25、;p>　　表1 74LS148真值表</p><p>　　圖5 74LS279引腳圖</p><p>　　表2 74LS279真值表</p><p>　　74LS279是4個(gè)由與非門構(gòu)成的RS鎖存器。其中，1S和3S有兩個(gè)輸入端，S1和S2均為相與的關(guān)系。本設(shè)計(jì)中，將S2均接高電平，僅利用S1控制輸出。其引腳圖如圖6所示，下表為SR鎖存器的功能真值表，值得注意

26、的是S和R不能同時(shí)為高電平，否則輸出不確定。</p><p>　　圖6 74LS48引腳圖</p><p>　　表3 74LS48真值表</p><p>　　由真值表可以看出譯碼器74LS48輸出高電平有效，驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管。七段顯示譯碼器一般與七段數(shù)碼顯示器相連，共同構(gòu)成四輸入端的數(shù)碼顯示電路，如圖7所示。共陰極數(shù)碼顯示器的功能表如表4所示。</p>

27、<p>　　圖7 74LS48組成的四個(gè)輸入端的數(shù)碼顯示組合電路</p><p>　　表4 共陰極數(shù)碼顯示器的功能表</p><p>　　結(jié)合上述各芯片功能和準(zhǔn)備設(shè)計(jì)的搶答器的功能要求，可設(shè)計(jì)出搶答器電路如下所示。</p><p><b>　　圖8 搶答器電路</b></p><p>　　工作原理：SW1-S

28、W8為八位選手的搶答開關(guān)，分別對(duì)應(yīng)選手0、1、2、3、4、5、6、7。SW9單刀雙擲開關(guān)，是主持人的總控制開關(guān)。當(dāng)主持人控制開關(guān)置于“清零”狀態(tài)時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的顯示器滅燈；74LS148的輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)SW9置于開始狀態(tài)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)開始工作。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而

29、使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態(tài)。若有選手（假設(shè)為1號(hào)選手）按動(dòng)搶答開關(guān)（即閉合SW2），此時(shí)優(yōu)先編碼器74LS148輸入端I1接低電平有效，則輸出A2A1A0為001，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據(jù)RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為100，從而74LS48的輸入端DCBA為0001，經(jīng)74LS48譯碼，顯示器上顯示“1”。與此同時(shí)，當(dāng)74LS148輸入端有一個(gè)為低電平時(shí)，GS為低電平有

30、效，即譯碼器處于工作狀態(tài)，從而使1S為0，此時(shí)1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于</p><p>　　1.4.2定時(shí)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)要求搶答器具有定時(shí)功能，且節(jié)目主持人可自由設(shè)定一次搶答的時(shí)間（設(shè)為30s）。設(shè)計(jì)中選用十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，74LS192具有置數(shù)和清零功能，其引腳圖和邏輯圖如圖9所示，真值表如表5所示。</

31、p><p>　　圖9 74LS192引腳圖</p><p>　　P0、P1、P2、P3——置數(shù)并行數(shù)據(jù)輸入；Q0、Q1、Q2、Q3——計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)輸出；</p><p>　　CR————————清零端；LD————————置數(shù)端；</p><p>　　CPu ———————加法計(jì)數(shù)CP輸入；CPd ———————減法計(jì)數(shù)CP輸入；</p>

32、<p>　　CO————————進(jìn)位輸出端；BO————————借位輸出端。 </p><p>　　表5 74LS192真值表</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，需要兩片74LS192構(gòu)成100進(jìn)制減計(jì)數(shù)器。由功能真值表可知，只需將個(gè)位74LS192的借位輸出端BO與十位74LS192的CPd即可實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制減計(jì)數(shù)。值得注意的是，CPu端口必須接高電平，才可以實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)功

33、能。。</p><p>　　計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。秒脈沖電路由555構(gòu)成的多諧振蕩器構(gòu)成，如圖10所示。多諧振蕩器無需外加輸入信號(hào)就能在接通電源自行產(chǎn)生矩形波輸出。</p><p><b>　　圖10 多諧振蕩器</b></p><p>　　因?yàn)橹芷跒?秒，所以頻率是1赫茲。圖10中電容的充放電時(shí)間分別是：=×C×

34、;ln2≈0.7×C （1-1）=()×C×ln2≈0.7()C （1-2）</p><p>　　所以555的3端輸出的頻率為： </p><p>　　f=≈ （1-3）

35、</p><p>　　于是采用的電阻和電容值分別是：RA=15KΩ，R2=68KΩ，C1=10uf,滿足上式，即得到的是秒脈沖。</p><p>　　圖11 74LS00引腳圖</p><p>　　圖12 74LS11引腳圖</p><p>　　定時(shí)電路工作原理：首先主持人改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來確定搶答時(shí)間（假定為

36、30秒），555構(gòu)成秒脈沖產(chǎn)生電路為計(jì)時(shí)電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關(guān)，74LS192的置數(shù)端PL為低電平有效，處于置數(shù)狀態(tài)，數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間。搶答開始，主持人打開開關(guān)，計(jì)數(shù)器處于減計(jì)數(shù)狀態(tài)，555產(chǎn)生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態(tài)為高電平）相與。計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計(jì)數(shù)器停止工作。計(jì)時(shí)期間有人搶答，減計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)，顯示器上顯示此刻的搶答時(shí)間。</p>

37、<p><b>　　圖13 定時(shí)電路</b></p><p>　　1.5搶答器整體電路</p><p>　　通過控制電路將搶答、定時(shí)電路進(jìn)行連接后，構(gòu)成了搶答器電路的整體設(shè)計(jì)，總電路圖如圖14所示。</p><p><b>　　圖14 總電路圖</b></p><p>　　下面介紹智能競(jìng)

38、賽搶答器的使用原理。</p><p>　　首先是各個(gè)選手分別對(duì)應(yīng)的按鈕編號(hào)是S0、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。 </p><p>　　然后是主持人對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)進(jìn)行清零，將開關(guān)置于“清零”的位置，輸出低電平，該低電平作用于兩路：一路與鎖存器的1R2R3R4R端相連，使輸出端1Q2Q3Q4Q為低電平，1Q所輸出的低

39、電平經(jīng)與門反饋給74LS148的EI端子，編碼器不工作，因此搶答部分顯示器滅燈無顯示，實(shí)現(xiàn)了清零；另一路低電平輸出到計(jì)數(shù)器74LS192的LD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)。</p><p>　　接下來主持人自由設(shè)置搶答時(shí)間（例如30秒），此設(shè)定可以通過調(diào)節(jié)輸入兩片74LS192的四個(gè)輸入端D、C、B、A的高低電平來進(jìn)行。（設(shè)定30秒計(jì)時(shí)就要將十位的74LS192的D、C、B、A分別置位

40、為0、0、1、1，而將各位的74LS192的D、C、B、A都置于0）。當(dāng)主持人宣讀完題目說“開始搶答”并將開關(guān)置于“開始”位置后，輸出為高電平，此高電平有兩路方向：一路輸出到74LS192的LD端，使其處于高電平而開始減計(jì)數(shù)；還有一路輸出到鎖存器的R端。</p><p>　　當(dāng)任意一個(gè)選手搶答時(shí)，例如1號(hào)搶答時(shí)，74LS148一號(hào)端子輸入低電平有效，此時(shí)GS為低電平有效，表征編碼器在正常工作。編碼輸出A2A1A0

41、為100，與其對(duì)應(yīng)的4S3S2S為100，經(jīng)74LS279鎖存，4Q3Q2Q輸出為001，經(jīng)譯碼顯示編號(hào)為1。與此同時(shí)，1Q所輸出的高電平反饋回編碼器的是能輸入端，使其停止工作。此時(shí)，其他選手若再按動(dòng)按鈕也無對(duì)應(yīng)輸出，這就保證了搶答者優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。另一路，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，使得無脈沖抵達(dá)計(jì)數(shù)器74LS192的減計(jì)數(shù)端端，計(jì)數(shù)器停止工作，保持原來顯示不變，即實(shí)現(xiàn)

42、了暫停減計(jì)數(shù)使其記錄搶答時(shí)間的功能。</p><p>　　若沒有選手按動(dòng)按鈕，則74LS279輸出全為高電平，74LS148也輸出高電平，1Q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的借位輸出端輸出高電平反饋回個(gè)位，停止計(jì)數(shù)。</p><p>　　綜上所述，所設(shè)計(jì)的電

43、路基本可以實(shí)現(xiàn)要求中的功能。</p><p><b>　　2電路仿真</b></p><p>　　Protues軟件是英國(guó)Labcenter 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)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)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

44、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年即將增加Corte

45、x和DSP系列處理器，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MPLAB等多種編譯器。</p><p>　　此次電路仿真采用Protues仿真軟件進(jìn)行。Protues軟件可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件；可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀信號(hào)發(fā)生器、交直流電壓表電流表等。因此，選用該軟件對(duì)搶答器各單元電路及整體電路進(jìn)行仿真。</p>

46、<p><b>　　2.1搶答電路仿真</b></p><p>　　圖15 搶答電路仿真</p><p><b>　　2.2整體電路仿真</b></p><p>　　圖16 整體電路仿真</p><p>　　通過對(duì)各單元電路及總電路的仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電路的正確性。</p>

47、<p>　　2.3仿真中出現(xiàn)的問題</p><p>　　在仿真中，剛開始出不來結(jié)果，經(jīng)查驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)是由于參數(shù)沒有設(shè)置的原因。555計(jì)數(shù)器的參數(shù)設(shè)置不正確，不僅影響整個(gè)電路功能的實(shí)現(xiàn)，而且計(jì)時(shí)器的工作狀態(tài)也改變的很緩慢，不方便觀察出結(jié)果。另外，對(duì)軟件及不熟悉，也耽誤了一些時(shí)間。</p><p>　　3智能搶答器實(shí)物制作中出現(xiàn)的問題</p><p>　　我們這次

48、做的八路搶答器是安裝在面包板上的。在安裝電路之前要仔細(xì)的檢查一下面包板的導(dǎo)通狀態(tài)。也許在面包板的插孔里面留下硬線的鐵絲?；蛘哂械?個(gè)孔之間不能導(dǎo)通的倒通了。在安裝元件之前都要把這些問題排除掉。要不然在調(diào)試的時(shí)候很難找到問題的出錯(cuò)點(diǎn)。在安裝的時(shí)候要小心不要把二極管的正反接錯(cuò)了。要不然在數(shù)碼管就不能顯示正常的數(shù)字。有時(shí)候連數(shù)碼管都不亮。在布線的時(shí)候也要注意，鐵絲不能插的太深，也不能搭高架橋似的，因?yàn)檫@些細(xì)節(jié)的出錯(cuò)往往很難找到錯(cuò)的原因。<

49、;/p><p>　　在實(shí)物的制作中，屢屢遇到問題，后來總結(jié)發(fā)現(xiàn)是由于面包板的老化，還有芯片管腳，芯片功能缺失等所產(chǎn)生的問題。最終，通過各種檢驗(yàn)途徑，發(fā)現(xiàn)了問題，并克服了障礙，做出來了可實(shí)現(xiàn)功能的實(shí)物。</p><p><b>　　4總結(jié)</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)之前，參考了許多相關(guān)的資料。在設(shè)計(jì)中又參考了以前講過的四路搶答器的原理圖，有了

50、基本的思路。但在真正開始著手設(shè)計(jì)時(shí)，又出現(xiàn)了許多未預(yù)料到的問題，例如元件的選擇。在選擇編碼器時(shí)，是采用普通編碼器還是優(yōu)先編碼器。普通編碼器中，任何時(shí)刻只允許輸入一個(gè)編碼信號(hào)。所以選擇了優(yōu)先編碼器。但是74LS系列中眾多不同管腳的類型，選擇哪個(gè)作編碼器。經(jīng)過查找，選擇了74LS148，因?yàn)橄胗脭?shù)字的形式顯示搶答者的編號(hào)，所以選擇了數(shù)碼顯示管，但數(shù)碼顯示管不能直接，數(shù)碼顯示管需要由TTL或CMOS集成電路驅(qū)動(dòng)，所以在TTL還是CMOS集成電

51、路上又進(jìn)行了比較和選擇。最后選擇了數(shù)顯譯碼器，用它將輸出的二進(jìn)制代碼譯成相對(duì)應(yīng)的高、低信號(hào)，用其作為數(shù)碼顯示管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，數(shù)碼顯示管顯示出相對(duì)應(yīng)的選手編號(hào)。在定時(shí)電路中，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇了555定時(shí)器。</p><p>　　通過這次搶答器的設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了以往學(xué)習(xí)中的許多不足，也讓我掌握了以往許多掌握的不太牢的知識(shí)，感覺學(xué)到了很多東西。兩周的課程設(shè)計(jì)，我印象最深的就是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心。理論和實(shí)際的

52、差距是很大的。在整個(gè)電路的安裝調(diào)試的過程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)元件電路的連接，電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)以及連完線路后的檢查工作上，其中在連接電路是出現(xiàn)問題比較多。在這次過程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過程中，過程很可能相當(dāng)?shù)臒┈崳枰艽蟮哪托?，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間檢查電路故障，分析原因，那時(shí)心中就有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更需要靜下心來，更仔細(xì)的查找原因。</p><p>　　總之，這次實(shí)驗(yàn)過程中我受益匪淺。這次課程設(shè)計(jì)培

53、養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了動(dòng)手操作的能力。更讓我體會(huì)到實(shí)現(xiàn)電路功能喜悅，我還學(xué)會(huì)如何運(yùn)用軟件Protues仿真進(jìn)行仿真，以及如何使用面包板進(jìn)行實(shí)物制作。相信在以后的學(xué)習(xí)中會(huì)活用到這次學(xué)到的知識(shí)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]孫梅生.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社</p><p>　　[2]康

54、華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分.北京:高等教育出版社第五版</p><p>　　[3]李士雄,丁康源.數(shù)字集成電子技術(shù)教程.北京:高等教育出版社，2003</p><p>　　[4]胡 錦.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社</p><p>　　[5]閻 石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社 </p><p><b>　

55、　附錄 元器件清單</b></p><p>　　下表為八路智能競(jìng)賽搶答器整體圖所生成的元器件清單。各芯片的引腳圖、邏輯功能、真值表等均在前有相應(yīng)介紹。</p><p><b>　　表6 元器件清單</b></p><p><b>　　Resistors</b></p><p>　　9

56、 R1-R9 10k </p><p>　　1 R10 15k </p><p>　　1 R11 68k </p><p>　　1 R12

57、 1k </p><p>　　Capacitors</p><p>　　1 C1 100n </p><p>　　1 C2 10u </p><p>　　In

58、tegrated Circuits</p><p>　　3 U1-U3 74LS48 </p><p>　　1 U4 74LS279 </p><p>　　2 U5, U6 74LS192

59、 </p><p>　　1 U7 74LS148 </p><p>　　1 U8 74LS00 </p><p>　　1 U9 74LS11 </p>&l

60、t;p>　　1 U10 555 </p><p><b>　　Diodes</b></p><p>　　1 D1 LED </p><p>　　Miscellaneous</p>&l