數(shù)字智力搶答器畢業(yè)論文.docx

四川科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 第III頁 畢業(yè)設計(論文)鑒定表院 系 信息技術工程學院 專 業(yè) 通信技術 年 級 2008 級 姓 名 楊佳 題 目 數(shù)字智力搶答器 指導教師評 語 過程得分： (占總成績20%)是否同意參加畢業(yè)答辯 指導教師 (簽字)答辯教師評 語 答辯得分： (占總成績80%) 畢業(yè)論文總成績 等級： 答辯組成員簽字 年 月 日畢業(yè)設計(論文)任務書班 級 2008級通信技術 學生姓名 楊佳 學 號 200801080134 發(fā)題日期：2010年 11月25日 完成日期：3月15日 題 目 數(shù)字智力搶答器 1、 本論文的目的、意義：通過這次畢業(yè)設計，了解數(shù)字智力搶答器的組成及工作原理，提高思考和實踐能力，同時鞏固已學的理論知識，建立數(shù)字電路的理論和實踐的結合，從而正確設計搶答器的各個單元電路。初步掌握數(shù)字智力搶答器的原理及測試方法。2、學生應完成的任務： 1、查閱資料、確定系統(tǒng)方案。 2、確定搶答器設計方案。 3、研究搶答器的設計原理。 4、完成單元電路的設計及仿真分析。 5、撰寫畢業(yè)論文。 3、論文各部分內容及時間分配：(共 20 周)第一部分：確定論文題目和實現(xiàn)方案，搜集和整理相關資料。 （3周)第二部分：確定搶答器設計方案。 （4周)第三部分：研究搶答器的設計原理。 （5周)第四部分：完成單元電路的設計及仿真分析。 （5周)第五部分：撰寫畢業(yè)論文。 （3周)評閱及答辯論文定稿交由指導教師評閱，做好論文答辯的相關準備(20周)備 注 指導教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日摘 要搶答器很廣泛的用于電視臺、商業(yè)機構及學校，為競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程上豐富了人們的業(yè)余生活。本文介紹一種數(shù)字式搶答器，能使四個隊同時參加搶答,賽場中設有1個裁判臺，4個參賽臺，分別為A號、B號、C號、D號參賽臺。搶答操作方便，在很多的場所都可以使用，并且給人的視覺效果非常好。數(shù)字搶答器由搶答電路，定時電路，報警電路，時序電路組成。優(yōu)先編碼電路，鎖存器，譯碼電路將參賽選手的輸入信號在顯示器上輸出，通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能，用控制電路和報警電路實現(xiàn)報警功能。以上幾部分組成主體電路，從而構成數(shù)字搶答器。關鍵字：搶答電路；定時電路；報警電路；時序電路 四川科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 第24頁目錄第一章 概述11.1課題研究的相關背景11.2選題的目的和意義11.3課題研究的內容21.4 國內外研究現(xiàn)狀2第二章 搶答器設計原理42.1 方案論證42.2 設計要求52.3搶答器的組成6第三章 單元電路的設計83.1搶答電路的設計83.1.1 原理圖設計83.1.2 搶答器電路組成93.2定時電路設計133.2.1原理圖設計133.2.2對計數(shù)器進行預置153.2.3 555定時器引腳圖163.3 時序控制電路的設計16第四章 仿真分析184.1仿真軟件介紹184.2 Protel 軟件介紹184.3搶答電路仿真194.4定時電路仿真20結 語21致 謝22參考文獻23 第一章 概述1.1課題研究的相關背景當今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，智力競賽是一種生動活潑的教育方式，通過搶答和必答兩種答題方式能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間內，使人們迅速增加一些科學知識和生活常識。而在競賽中往往分為幾組參加，這時針對主持人提出的問題，如果要是讓搶答者用舉手等方法，這在某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。比賽中為了準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，這就要有一種搶答設備作為裁判員，這就必然離不開搶答器。搶答器是一種應用非常廣泛的設備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權的選手。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認出選手號碼?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機或數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時、選手得分顯示等功能。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識競賽越來越多，操作簡單，經(jīng)濟實用的小型搶答器必將大有市場。因此，我選擇數(shù)字智力搶答器這一設計。1.2選題的目的和意義通過這次畢業(yè)設計，了解簡單數(shù)字智力搶答器的組成原理，初步掌握數(shù)字電路搶答器的調整及測試方法，提高思考能力和實踐能力。同時通過本課題設計，鞏固已學的理論知識，建立邏輯數(shù)字電路的理論和實踐的結合，了解數(shù)字智力搶答器各單元電路之間的關系及相互影響，從而能正確設計、計算定時計數(shù)的各個單元電路。本論文通過參考大量文獻對搶答器的工作原理做了系統(tǒng)介紹，通過詳細的調查和權威技術資料及相關情報的收集，為學校等單位舉行的簡單的搶答活動提供了簡單設計思路，對于企業(yè)了解搶答器產(chǎn)品生產(chǎn)技術及其發(fā)展狀況十分有益。1.3課題研究的內容本系統(tǒng)采用模塊化設計數(shù)字智力搶答器，在搶答比賽中廣泛應用，各組分別有一個搶答按鈕。主持人有開始和結束、復位鍵。在后臺主持人可以修改，搶答時間和選手回答問題的時間設置，新時間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時間倒計時和選手號。通過研究并在設計后發(fā)現(xiàn)，采用數(shù)字電路技術設計的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因為大多數(shù)功能單元都能通過數(shù)字電路完成；第二，工作性能可靠，抗干擾能力優(yōu)于目前搶答器。所以本研究是一個實用的工程設計，具有創(chuàng)新性。1.4 國內外研究現(xiàn)狀隨著我國搶答器市場的迅猛發(fā)展，與之相關的核心生產(chǎn)技術應用與研發(fā)必將成為業(yè)內企業(yè)關注的焦點。技術工藝，是衡量一個企業(yè)是否具有先進性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領先于競爭者的重要指標依據(jù)。了解國內外搶答器生產(chǎn)核心技術的研發(fā)動向、工藝設備、技術應用及趨勢對于企業(yè)提升產(chǎn)品技術規(guī)格，提高市場競爭力十分關鍵。目前市場上搶答器種類繁多，功能各異，價格差異也很大。那么選擇一款真正適合的搶答器就非常重要。搶答器一般分為電子搶答器和電腦搶答器。電子搶答器的中心構造一般都是由搶答器由數(shù)字電子集成電路組成，其搭配的配件不同又分為，非語音非記分搶答器和語音記分搶答器。非語音記分搶答器構造很簡單，就是一個搶答器的主機和一個搶答按鈕組成，在搶答過程中選手是沒有記分的顯示屏。語音記分搶答器是由一個搶答器的主機、主機的顯示屏以及選手的記分顯示屏等構成，具有記分等功能。電子搶答器多適用于學校和企事業(yè)單位舉行的簡單的搶答活動。電腦搶答器又分為無線電腦搶答器和有線電腦搶答器。無線電腦搶答器的構成是由：主機和搶答器專用的軟件和無線按鈕。無線電腦搶答器利用電腦和投影儀，可以把搶答氣氛活躍起來，一般多使用于電臺等大型的活動。有線電腦搶答器也是由主機和電腦配合起來，電腦再和投影儀配合起來，利用專門研發(fā)的配套的搶答器軟件，可以十分完美的表現(xiàn)搶答的氣氛。搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用的搶答器有的電路較復雜不便于制作，可靠性低，實現(xiàn)起來很困難；有的則用一些專用的集成塊，而專用集成塊的購買又很困難。而我所設計的數(shù)字智力搶答器具有電路簡單，元件普通，易于購買等優(yōu)點，很好地解決了制作者制作困難和難于購買的問題。在國內外已經(jīng)開始了普遍的應用。第二章 搶答器設計原理2.1 方案論證方案一：方案由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和報警電路實現(xiàn)報警功能，通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能，構成計時電路?？梢詫崿F(xiàn)電路的優(yōu)先級別和自動記時和報警功能。且電路簡單本成本低，性能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能， 稍加擴展就能達到實用化。方案二： 本方案由普通的編碼和譯碼電路組成，可以實現(xiàn)多路搶答時。實現(xiàn)某一路的是最先優(yōu)先級。采用高亮發(fā)光二極管來實現(xiàn)指示功能。不具備數(shù)碼顯示功能。 方案三： 該系統(tǒng)采用 MCS-51系列單片機 AT89S51作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。 方案一有以下幾點優(yōu)勢：1. 具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說“開始”前提前搶答違反規(guī)則。2. 具有定時功能，在60s內無人搶答表示所有參賽選手參賽隊對本題棄權。3. 60s秒時仍無人搶答其報警電路工作表示搶答時間耗盡禁止搶答。 且中小規(guī)模集成電路應用技術成熟，性能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能。 方案二不具備方案一上面所闡述的各種優(yōu)勢。而且采用的是比較原始的電路和實施方法，不能突出電子專業(yè)的特色。 方案三中由于用了單片機，使其技術比較成熟，應用起來方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改性。但是用單片機控制的搶答器性能不穩(wěn)定。 綜合以上分析，故采用方案一來進行電路設計。2.2 設計要求1. 搶答器同時供 4 名選手或 4 個代表隊比賽，分別用 4 個按鈕 A、B、C、D 表示。搶答者按動本組復習按鍵，組號立即在LED顯示器上顯示，同時封鎖其他組的按鍵信號。2. 設置一個搶答控制開關 S，該開關由主持人控制。系統(tǒng)外設清除鍵，按動清除鍵，LED顯示器自動清零滅燈。 3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即當選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在 LED 數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 4. 搶答器具有定時搶答功能。搶答器定時為60s，通過控制鍵啟動搶答器后，要求60s定時器開始工作。當主持人啟動“開始”鍵后，發(fā)光二極管點亮，定時器進行計時。 5. 參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，顯示器上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時搶答器上顯示 00。7. 搶答者違規(guī)顯示。根據(jù)要求搶答器應具有鎖存、定時、顯示功能。即當搶答開始后，選手搶答按動按鈕，鎖存器鎖存相應的選手編碼，同時用LED數(shù)碼管把選手的編碼顯示出來，并且開始搶答時間的倒計時，同時用LED數(shù)碼管把選手的所剩搶答時間顯示出來，以提醒主持人和選手。搶答時間可設定60s。接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”，搶答器開始工作。定時器開始倒計時，選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當一輪搶答開始之后，定時器停止，禁止二次搶答，定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關。2.3搶答器的組成搶答器的總體框圖如圖2-1所示。它主要由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體部分完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號。同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。圖2-1 搶答器組成框圖 如圖2-1所示搶答器的主體電路主要由搶答開關、優(yōu)先編碼電路、鎖存電路、搶答號碼顯示譯碼電路、控制開關、時序控制電路組成。其功能主要是：搶答開關由四個開關組成，四名參賽選手各控制一個，撥動開關使相應的控制端的信號為高電平或低電平。優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答選手的編號，并進行編碼。鎖存器鎖存搶答選手的編號，并封鎖其他開關的信號，保證搶答有效。搶答號碼顯示譯碼電路通過譯碼電路將搶答者的編號用數(shù)碼管給顯示出來，以便更直觀看到結果?？刂崎_關即主持人控制開關，比賽開始之前供主持人使用，它能保證比賽前觸發(fā)器統(tǒng)一清零，避免電路的誤操作和搶答過程的不公平。時序控制電路是搶答器的核心，當有選手搶答時，時序控制電路將搶答信號傳遞給優(yōu)先編碼電路和鎖存電路。搶答器的擴展電路主要由警報電路、定時電路、時間顯示譯碼電路組成。其功能主要是：警報電路如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答。定時電路對搶答者回答問題時間進行控制的電路，規(guī)定60s，超過60s則搶答無效。時間顯示譯碼電路將定時時間用數(shù)碼管給顯示出來，如60s則顯示裝置是一個二位數(shù)字顯示的計數(shù)系統(tǒng)。如圖2-1所示搶答器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目支持人將開關置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定的時間，當主持持人宣布搶答題目后，說一聲“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器倒計時，當定時時間到，卻沒有選手搶答時，輸入電路被封鎖，禁止選手超時后搶答。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，搶答器要完成下面幾個工作：1. 優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號；2. 時序控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答；3. 控制電路要使定時器停止工作，時間器上顯示搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止，以便進行下一輪搶答。第三章 單元電路的設計3.1搶答電路的設計3.1.1 原理圖設計圖3-1 搶答器電路原理圖搶答器電路設計電路如圖3-1所示。電路選用優(yōu)先編碼器74LS148和鎖存器74LS297來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字數(shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。 工作過程：開關S置于“清除”時，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）0，使之處于工作狀態(tài)。當開關S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，CTR=1，RBO(圖中4端) =1，七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR，使74LS148優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端），處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的輸出此時由于仍為CTR，使優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端），所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出現(xiàn)二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。3.1.2 搶答器電路組成1. 編碼、鎖存電路編碼、鎖存電路由優(yōu)先編碼器74LS148和RS鎖存器74LS279組成。優(yōu)先編碼器74LS148是8線輸入3線輸出的二進制編碼器（簡稱8-3線二進制編碼器），其作用是將輸入這8個狀態(tài)分別編成8個二進制碼輸出。優(yōu)先編碼器允許同時輸入兩個以上的編碼信號，不過在優(yōu)先編碼器將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊，當幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權最高的一個進行編碼。其功能表如表3-1所示。由表看出74LS148的輸入為低有效。優(yōu)先級別從至遞降。另外，它有輸入使能，輸出使能和。1）74LS148編碼器74LS148引腳圖圖3-2 74LS148的符號圖和管腳圖74LS148芯片的功能表 表3-1 74LS148功能表優(yōu)先編碼器是8線輸入3線輸出的二進制編碼器，其作用是將輸入 I0至I7，8個狀態(tài)分別編成8個二制碼輸出。其功能如真值表所示。由表可以看出74LS148R的輸入低有效。優(yōu)先級別從 I7至I0遞降。另外它有輸入使能/ST，輸出使能/YS和/YEX；a. /ST=0允許編碼，/ST=1禁止編碼，輸出/Y2 /Y1/Y0=111。b. /YS主要用于多個編碼器電路的級聯(lián)控制，即/YS總是接在優(yōu)先級別低的相鄰編碼器的/ST端，當優(yōu)先級別高的編碼器允許編碼，而無輸入申請時，/YS =0，從而允許優(yōu)先級低的相鄰編碼器工作，反之若優(yōu)先級高的編碼器有編碼時，/Y S=1，禁止相鄰級別低的編碼器工作。c. /YEX=0表示 /Y2/Y1/Y0是編碼輸出，/Y EX=1表示/Y2/Y1/Y0不是編碼輸出 /YEX為輸出標志位。單片74LS148組成8-3進制輸出的編碼器，其輸出8421BCD。由表中不難看出，在電路正常工作狀態(tài)下，允許當中同時有幾個輸入端為低電平，即有編碼輸入信號。的優(yōu)先權最高，的優(yōu)先權最低。當時，無論其余輸入端有無輸入信號（表中以X表示），輸出端只給出的編碼，即。當、時，無論其余輸入端有無輸入信號，只對編碼，輸出為。2）74LS279芯片具有鎖存器的功能，其內部是由4個JK觸發(fā)器組成的。當有一個人優(yōu)先搶答后其它的就不能搶答了，其它的雖然有電平輸入，但是輸入的電平保持原態(tài)不變。其引腳圖如圖3-3所示 圖3-3 74LS279引腳圖表3-2 74LS279鎖存器功能表2. 譯碼、顯示電路譯碼電路由74LS48組成。而譯碼是編碼的逆過程，其任務是恢復編碼的愿意。按內部連接方式不同，七段數(shù)字顯示器分為共陰極和共陽極兩種。74LS48七段顯示譯碼器74LS48芯片是一個十進制（BCD）譯碼器，可用來驅動共陰極的發(fā)光二極管顯示器。74LS48的內部有升壓電阻，因此無需外接電阻（可直接與顯示器相連接）。74LS48其引腳圖如下圖，其功能表如下表圖3-4 74LS48引腳圖74LS48的功能表如下表所示。其中，A3A2A1A0為8421BCD碼輸入端，ag為7段譯碼輸出端。表3-3 74LS48的功能表常用的七段顯示器件：半導體數(shù)碼管將十進制數(shù)碼分成七個字段，每段為一發(fā)光二極管。半導體數(shù)碼管（或稱LED數(shù)碼管）的基本單元是PN結，目前較多采用磷砷化鎵做成的PN結，當外加正向電壓時，就能發(fā)出清晰的光線。單個PN結可以封裝成發(fā)光二極管，多個PN結可以按分段式封裝成半導體數(shù)碼管，其管腳排列如下圖所示。半導體顯示器管腳排列圖 共陰極接線圖 共陽級接線圖 圖3-5圖3-6 七段數(shù)字顯示器發(fā)光段組合本設計用到的共陰極顯示器和74LS48。74LS48可以驅動共陰極的發(fā)光顯示器，其內部有升壓電阻，無需外接電阻（可以直接與顯示器相連接）。為試燈輸入： 當 =0時，/=1時，若七段均完好，顯示字形是“8”，該輸入端常用于檢查74LS48顯示器的好壞；當 =1時，譯碼器方可進行譯碼顯示。用來動態(tài)滅零，當 =1時， 且=0，輸入A3A2A1A0=0000時，則/=0使數(shù)字符的各段熄滅； /為滅燈輸入/滅燈輸出，當 =0時不管輸入如何，數(shù)碼管不顯示數(shù)字；/ 為控制低位滅零信號，當=1時，說明本位處于顯示狀態(tài)；若 =0，且低位為零，則低位零被滅。3.2定時電路設計3.2.1原理圖設計1原理圖圖3-7 定時電路原理圖2原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關電路組成。具體電路如圖3-7所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74192的預置數(shù)控制端實現(xiàn)預置數(shù)，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數(shù)器進行預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，當有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，以后選手搶答無效。下面結合圖3-7具體講一下標準秒脈沖產(chǎn)生電路的原理。結合圖3-7，圖中電容C的放電時間和充電時間分別為： ，于是從NE555的3端輸出的脈沖的頻率為，結合我們的實際經(jīng)驗及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。 表3- 4 555定時器功能表3.2.2對計數(shù)器進行預置174LS192芯片的介紹1）74LS192的引腳圖 圖3-82）74LS192功能表 表3-5 74LS192功能表其中：TCU是加計數(shù)進位輸出端，當加計數(shù)到最大數(shù)值時，TCU發(fā)出一個低電平信號（平時為高電平）；TCD為見計數(shù)借位輸出端，當減計數(shù)到0時，TCD發(fā)出一個低電平信號（平時為高電平），TCU和TCD負脈沖寬度等于時鐘低電平寬度。274LS192的預置數(shù)的計算根據(jù)要求使用兩片74LS192的異步置數(shù)功能構成三十進制減法計數(shù)器。30進制數(shù)器的預制數(shù)為N=（0011 0000）8421BCD=（30）D。74LS192（1）計數(shù)器從0011狀態(tài)開始計數(shù)，因此，就因取D3D2D1D0=0011。74LS192是計數(shù)器從0000狀態(tài)開始計數(shù)，那么，就因取D3D2D1D0=0000。計數(shù)脈沖從CP端輸入。它的計數(shù)原理十，每當?shù)貫橛嫈?shù)器的BO端發(fā)出負跳變借位脈沖時，高位計數(shù)器減1計數(shù)。當高位計數(shù)器處于全0，同時在CPD=0期間，高位計數(shù)器BO=LD=0，計數(shù)器完成異步制數(shù)，之后BO=LD=1，計數(shù)器在CPD時鐘脈沖作用下，進入下一輪減計數(shù)。3.2.3 555定時器引腳圖 圖3-9 555定時器是電壓控制端 DIS 是放電端 TH是高電平觸發(fā)端 CO是使能端GND是接地 OUT是輸出端 是直接置0端 是低電平觸發(fā)器3.3 時序控制電路的設計搶答與定時電路的時序控制電路如下圖所示 時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：（1）主持人將控制開關撥到“開始”位置時，搶答電路和定時電路進入 正常搶答工作狀態(tài)。 （2）當參賽選手按動搶答按鍵時，搶答電路和定時電路停止工作。（3）當設定的搶答時間到，無人搶答時表示此次搶答無效。圖3-10 時序控制電路根據(jù)上面的功能要求以及圖3-1搶答電路，設計的時序控制電路如圖3-10所示。圖中，與門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端（即圖3-2中的5端）。工作原理是：主持人控制開關從“清除”位置撥到“開始”位置時，來自于圖3-3中的74LS279的輸出 1Q,即CTR=0，經(jīng)G3反相，輸出為1，則555產(chǎn)生的時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端（圖中用CLCK表示接入到74LS192CPD端的信號），定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能（1）的要求。當選手在定時時間內按動搶答按鍵時，CTR1，經(jīng)G3反相，輸出為0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能（2）的要求。當定時時間到時，則“定時到信號”為0，/ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關門狀態(tài)，封鎖時鐘CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)功能（3）的要求。第四章 仿真分析4.1仿真軟件介紹 Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、MSP430系列、ARM7以及各種外圍芯片。提供軟件調試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。4.2 Protel 軟件介紹 PROTEL：PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設計者的首選軟件，它較早就在國內開始使用，在國內的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設了課程來學習它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。早期的PROTEL主要作為印制板自動布線工具使用，運行在DOS環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤286機的1M內存下就能運行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL已發(fā)展到PROTEL99，是個龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設計系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務器）體系結構，同時還兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICEEXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度PCB的100布通率。4.3搶答電路仿真4.4定時電路仿真結 語數(shù)字搶答器由搶答電路，定時電路，報警電路，時序電路組成。優(yōu)先編碼電路，鎖存器，譯碼電路將參賽選手的輸入信號在顯示器上輸出，通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能，用控制電路和報警電路實現(xiàn)報警功能。以上幾部分組成主體電路，從而構成數(shù)字搶答器。通過研究并在設計后發(fā)現(xiàn)，采用數(shù)字電路技術設計的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因為大多數(shù)功能單元都能通過數(shù)字電路完成，第二，工作性能可靠，抗千擾能力優(yōu)于目前搶答器。所以本設計是一個實用的工程設計，具有創(chuàng)新性。本文對數(shù)字電子邏輯原理做了簡單的論述，但對其原理及技術應用還遠遠不夠。數(shù)字技術是當前發(fā)展最快的學科之一，相應地，數(shù)字邏輯電路的設計方法在不斷地演變和發(fā)展。所以，還需要我們不斷的學習和探索。由于自己的水平及各方面條件都極其有限，只能通過查閱大量圖書和資料來完成論文和充實自己的知識面，所以本文的設計不是