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八路抢答器课程设计任务书

第一章系统概述 2

第二章课程设计的目的、步骤与要求 2

第三章总体设计框图 3

第四章单元电路设计 4

第七章电路的调试与改进 10

第八章小结 11

附章主要参考文献 12

第一章系统概述

1.1 系统开发背景

多路抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但目前使用的抢答器存在分立元件较多，造成每路的成本较高，为了改进这一缺点，现在电子技术的发展要求电子电路朝数字化、集成化方面发展，因此设计出数字集成化电路的多路抢答器是现代电子技术发展的要求。

机床顶针1.2 设计总概述

智力竞赛抢答器是一个可供八个参赛组进行智力竞赛的电路装置，该装置由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛组的输入信号在LED数码管上显示输出。

1.3 EWB软件概述

Electronic Workbench（EWB）软件是专门用于电子电路仿真的“虚拟电子工作台”软件，它是目前全球最直观、最高效的EDA软件。它的功能强大，能够提供电阻、电容、三极管、集成电路等数十大类几千种元件，能够提供示波器、万用表等十几种常用的电子仪器；具有强大的电路图绘制功能，可绘制出符合标准的电子图纸；它还具有强大的波形显示功能，并且结果可轻松放入各类文档。用该软件进行设计、分析非常方便。本文在EWB基础上设计电子时钟，是由数字集成电路构成、用数码管显示的一种现代计时器，与传统机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此广泛使用。

EWB是加拿大Interactive Image Technologies公司于20世纪90年代推出的专门用于电子线路仿真实验与设计的“虚拟电子工作平台”。EWB是一种在电子技术工程与电子技术教学中广泛应用的优秀计算机仿真软件，被誉为“计算机里的电子实验室”。

第二章课程设计的目的、步骤与要求

2.1课程设计的目的

此次课程设计主要是培养、启发创造性思维，进一步理解数字系统的概念，掌握小型数字系统的设计方法，掌握小型数字系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能，使用电脑EWB仿真技术，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试等的综合能力。本次电脑仿真所用的软件版本为EWB Version 5.0。大肠杆菌培养基

2.2 课程设计步骤

1、根据选题要求，进行方案比较，画出系统框图，进行初步设计。

2、设计单元电路，计算参数，选择元器件。

3、画出系统电路原理图初稿。

4、利用EWB软件组装调试所设计的系统电路，修改设计中的疏漏。

5、撰写课程设计说明书。

6、绘制正式的系统电路原理图。

2.3设计任务与要求

1、抢答器能够容纳8名选手，并且输出相应的编号为1、2、3、4、5、6、7、8

为每名选手设置一个按键。为简化设计，可利用实验仪上的逻辑电平开关

2、设置一个给工作人员清零的开关，以便能开始新的一轮抢答。为简化设计利用实验仪上的逻辑电平开关。

3、用LED数码管显示获得优先抢答选手的编号，一直保持到工作人员清零或1分钟倒计时答题时间结束为止。

第三章总体设计框图

智力竞赛抢答器的总体方框图。如下图所示。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示灭灯，主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”相册内页抢答工作。有选手抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。抢答结束后，由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关，以便开始再次抢答。

第四章单元电路设计

4.1编码电路

74LS148是一八线-三线优先编码器，该编码器由8个信号输入端，3个二进制输出端，输入输出均为低电平有效。EI为输入使能端，低电平有效，当EI为低电平时，编码器处于工作状态；EO为输出使能端，只有在EI=0，且所有输入都为1时，输出为0；GS表征编码器的工作状态，当且仅当EI为低电平，且输入至少有一各为有效电平时，GS才有效。因此，可根据EI、EO、GS功能扩展端的特点，对电路进行相应控制。编码器在抢答电路中功能是判断抢答者的编号。

表4—1 74148芯片的功能真值表

4.2锁存电路

当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。

4.3译码电路

译码器74LS48输出高电平有效，用以驱动共阴极数码管。七段显示译码器一般与七段数码显示器相连，共同构成四输入端的数码显示电路。

4.4使用EWB软件作为智力竞赛抢答器设计平台

4.4.1 EWB仿真软件特点

1、界面直观。绘制的电路图需要的元器件、测试仪都以图标方式出现，而且仪器的操作开关、按钮同实际操作非常相似，EWB提供交互式的电路模拟，方便使用的人机图形界面。

2、EWB具有完整的混合模拟与数字信号模拟的功能，可任意地在系统中集成数字及模拟元件。EWB会自动地进行信号转换。EWB具备即时波形显示功能。

3、EWB具有下拉式的电路编辑功能表，可使电路元件的输入更为简易快速。

4、EWB具有虚拟的仪表设备，包含万用电表、示波器及逻辑分析仪等，可具体地模拟实际的测量情况。

5、提供了各种分析手段。有静态分析、动态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、失真分析、离散傅立叶分析、温度分析等各种分析方法。

4.4.2 EWB软件使用介绍

使用EWB可以实现大部分模拟电子线路与数字电子线路实验的功能，易学、易用、真实、准确、快捷、方便、在以往进行电子线路设计时，最初的设计电路往往是不可能一次达到设计要求，而需要经过反复多次仿真、测试，才能符合设计要求。这样既费时费力，又增加了产品的成本。此外，因受工作场所、仪器设备等因素的限制，许多实验难以进行。利用EWB仿真软件就可以在虚拟器件库中随意选择并改变器件的参数，在虚拟的仪器库中随意选择需要的仪器设备，在虚拟的试验平台上进行实验，以使设计电路最终达到最佳设计要求。

4.5抢答器电路设计

抢答器电路如图所示，该电路图完成两个功能：一是分辨出选手的先后，并锁存优先抢答者的编号，同是译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关0置于“清除”端时，显示管显示灭灯。抢答器处开停止状态。当开关0置于“开始”状态时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下5），74148芯片的输出经眼部艾灸器7475芯片锁存之后，7475芯片中1Q2Q3Q分别为101，所以在译码电路7448中CBA也分别为101，显示管中经译码显示为“5”此时74148芯片中EO输出由0变为1，将74148芯片中EO的输出通过非门接入氨基酸螯合物7475芯片中的C接口。由于EO输出的变化7475芯片中的C输入端也发生变化，所以7475锁存器开始工作，输入信号被锁定，封锁其他按键的输入。当锁存器7475芯片中C输入端由输入由1变为0时，74148芯片处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如果再次抢答需由主持人将0开关重新置于“清除”后再进行下一轮抢答。

74148芯片为8线 – 3线优先编码器

第五章 EWB智力竞赛抢答器仿真结果

5.1 EWB智力竞赛抢答器基本功能仿真结果

本次设计电路可用八个开关分别由八个参赛组控制，并分别编号1～8。参赛组可以按开关来进行抢答，每一轮第一个按下开关者的编号将显示在LED显示管上。通过锁存器的作用，其他抢答者按下开关无效。主持人可以通0开关对抢答器电路中的LED显示管进行清零。以便下一轮的抢答。基本完成了八路智力抢答器的仿真要求。

5.2 EWB智力竞赛抢答器总体仿真结果图

第六章元件清单

元件清单

名称	规格	数量
优先编码器测井设备	74148	1
译码器	7448	1
锁存器	7475	1
或非门	7402	1
与门	7408	1
非门	7404	1
LED显示管		1
开关		9

第七章电路的调试与改进

在实验中我们也遇到许多问题，有些实验器材在面包板上是不兼容的。因此，要换成同种型号的。我们的设计中数码管是共阴极数码管，但是连接时要在它和电源之间连接电阻，以防烧坏数码管。除此之外，连接电路时，要尽量使面包板看起来美观。

第八章小结

通过本次课程设计，不仅有效巩固了本学期所学数电的相关知识，加强了对重要知识点的记忆和理解，还学会如何运用EWB真进行仿真，以及如何使用面包板进行实物制作，受益匪浅，现总结如下。

抢答器的设计在本学期数电实验中操练过，因此对其并不陌生。但它的功能要求相对于数电实验中的抢答器要更深一步。对于单元电路的设计，均较顺利的完成。而本设计的难点在于时序控制电路的设计，如何在第一位抢答者抢答题目后让编码器停止工作；如何使计时电路在抢答后停止倒计时；如何让定时电路和抢答电路同时清零。设计过程中，根据以往抢答器设计思路，及查阅相关资料，可运用74LS148的输出1Q完成上述控制任务。从这一点，折射出自己在平时的学习中较死板，缺乏变通思考的能力。

在电路仿真的过程中，由于EWB操作相对较简单，因此在仿真过程中较为顺利。只有在总电路图的仿真时，由于粗心大意，误将两个与非门连接成的非门输入输出接反，导致未出现相应仿真结果，经认真排查电路，发现问题所在，更正，最终完成仿真任务，从而验证了电路图的正确性。

通过本次实践操作，也让我深刻明白：只有将课本上的理论知识，结合实践不断练习，不断总结提炼，反复思考实践中的经验教训，才能够真正消化为自己的知识。

附章主要参考文献

清华大学电子学教研组编，阎石.数字电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，1998

本文发布于:2024-09-21 18:29:13，感谢您对本站的认可！

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