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1、由湍Q”多电子设计自动化课程论文（设计）拽目:八路数字抢答器设计学生姓名：吴翰文学号：20111305016院系：电子与信息工程学院班级:电子信息工程1班任课老师：裴晓芳二O一三年十二月十五日八路数字抢答器设计吴翰文南京信总工程i校XX学院，江苏曲京210041摘要：抢答器作为一种工具,已经广泛应用于各种物力和学问立卷场合.本谩计以八路考力竞春抢等B为反本慨念，从实除应用劫号，利用电子设计自动化（EDA）技衣，用数字、操和电子招件设计具有扑克功施的抢着若。谟捡与2S&有数字显示、倒计时显示、笳码锋码功能,应用效果良好。关神词：八路数字抢客器：EWB：PROTE1.:PCB1绪论：41. 1试验
2、目的：41.2 设计要求：41.2.1 运用数字电路设计一个能够满惹特定要求的A路抢答器41.2.2 利用EWB绘制电路原理图并进行仿真，并画出正确的波形41.2.3 利用PROTE1.绘制原理图并生成PCB图41.3 设计功能：42电路原理图设计和分析：42.1 系统总体结构：42.2 电路设计和分析：5抢答鉴别及锁存模块（包括数码管显示和抢答灯）：52.2.2倒计时模块（包括数码管显示和计时灯）：62.3 总体电路原理图：72.3.1 EWB原理图：72.3.2 PRoTE1.原理图：83仿真过程分析：91.1 抢答电路91.2 倒计时电路94 PCB设计分析：104.1 电气规则检杳：1
3、04.2 生成网表文件:104.3 在PCB文件中装入网表文件：104.4 画禁止布线区，排版，自动布线104.5 PCB图如下（打印预览）:115 总结：Ii参考文献：121绪论:.试验目的：通过八路数字抢答器的设计成验，要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和琥础试验，驾驭组合电路、时序电路、端程零件和随意集成电路的综合运用及设计方法,熟识与双优先编码器、班发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法,熟识驾驭时序电路的设计方法.达到数字试验课程大纲所要求驾驭的基本内容.1.2设计要求：1.2.1 运用数字电路设计一个能鲂满意特定要求的八路抢答港1. 2.2利用EUB绘
4、制电路原理图并进行仿真，并画出正确的波形2. 2.3利用PROTE1.绘制原理图并生成PCB图13设计功能：设计制作一个可容纳8组参赛的数字式抢答据.埒组设置一个抢答按钮供抢答者运用。电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能.在主持人系统发出抢答指令后若参赛苕按抢答开关.则抢答指示灯（发光二极管）亮同时显示电路显示出抢答者的组别.此时，电路应具备自锁存功能使别组的抢答开关不起作用。1.3.3在主持人没有按下起先抢答按钮前，金养者的抢答开关无效：当主持人按下起先抢答按钮后.起先进行so秒倒计时。tr.若有组别抢答,显示该组别并使抢答指示灯亮来表示“已有人抢答”：当计时时间到，仍无组别抢答，则计时指示
5、灯灭表示“时间已到二主挣人清冬后起先新一轮抢答，2电路原理图设计和分析：2.1系统总体结构：要求抢答器必御能弱粘确推断出第一位抢答者，并旦通过数码管显示让人们汨知谁是抢答胜利者。抢答有30杪时间限制,让抢答者在规定时间内抢答,所以设计的抢答器须要抢答鉴别及锁存模块、计时模块、指示模块（灯）、数码管显示模块.设计框图如下，抢等灯抢答鉴别及镇存抢售计时30S数码管显示计时灯主持人2. 2电路设计和分析:抢答落别及镇存模块（包括数码管显示和抢答灯：运用元件：8战3战优先编码器741.S148一个、RS触发器741.S279一个、3输入或非门CD4O25一个、二输入与门CD4081一个、显示译码器74
6、1.7一个、七段数码管一个、开关九个、IOKa电阻几个、发光二极管一个.具体电路如下：Oooooooo分析：当主持人限制开关（三）处于消零（接地）位置时,RS触发零的R端为低电平.输出端（IQ-IQ）全部为低电平，于为741.S47的B1.=0,显示器灭灯,741.SH8的选通输入湘ST=0,74为148处于工作状态,此时钺在电路不工作.当主持人将开关（三）拨到起先位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态,既抢答港处于等待工作状态,等待输入端17、16、15、14、13、12、II、IO谕入信号,当有选手将键按下时（如按下S5）,741.SM8的怆出Y2Y1YO=（HO,YEX=O,经R
7、S锁存器后，CTR=1.B1.=I,此时741.S279处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经741.S47译玛后,显示器显示出“5S此外，CTR=1.使于1.SM8的ST堆为高电平,741.S148处于禁止工作状态，封钺了其它按键的输入.当按下的键松开后，741.S118的YEX高电平，但由于CTR维持而电平不变，所以741.SI48仍处于禁止工作状态，其它按迸的怆入佶号仍不会被接受。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电跖的精确性.当优先抢答者回答完问题后，主持人操作限制开关S,使抢答电路双位，以便进行下一轮抢答。抢答灯是利用71I.S47的输入瘠,当1-7组有人抢答时，741.S47的怆入渊
8、ABC肯定有一位为1.这样QMo25输出低电平，CD4O81输出低电平,发光二极管亮,当0祖抢答时CDK）81输出低电平，发光:极管亮。3. 2.2例计时模块（包括数码管显示和计时灯）：运用元件：555个、非门741.S04一个、三输入与门741.SI1.一个、十进制可逆计数器741.S192两个、显示译码器741.S47两个、四输入或门OMO72一个、二输入或门CD1.o71一个、七段数码管两个、发光二极管一个、电阻（15K.68。、电容（IOuE.0.1.uF.具体电路如下：分析：如图所示,分为两个部分，一是用555定时器构成的多谐振荡电路，依据公式振荡周期为T=07（RP2R2C,可计算
9、出该振荡湍的振荡周期为1秒.另一部分是可预置时间的减计数渊,对于预比端可以采纳十进制H421KI）码设置,当555振荡器发出一个脉冲时,74I.S192的CP端就接受一个信号,在CP脉冲的上升沿预置数就起先F1.减，当各位削减到。时，B02就会输出一个位脉冲，cp2就会起先削取1.然后741.S192二起先再自减1,宜到预置数最终变成00.最终在B02黝出一个同期的负脓冲.在时间未到时,B02始终到跄输出正脉冲，除非最终变成00时，才会蝌出负脉冲，这就可以作为定时到的信号.假如是时间到了，输出是零，时间不到,输出是1。另外,假如有选手按键的话,则最终不会计数器不幺因为自减为00而最终输出负脉冲
10、,而是应为秒脉冲输出与IQ的非相与后当作脉冲输入741.S192的.当没有选手按键时,IQ的非为0,所以CP脉冲就会停止输入,时间就会停止，所显示的时间就是该选手抢答的时间，但此时的定时到信号还是1,这样就完成了倒计时。741.S192的9,10,1,15引脚完成时间设定功能本设计要求定时30秒.所以把上边的芯片的1.15引脚接高电位,其氽的全接低位.使的初始时间设定为30秒，主持人开关S不接地时，起先倒计时，倒”时灯在计时时亮，计时结束时灭.计时灯是接在了741.S47的怆入瑞，当两个数码管都显示O时，两个741.S74的八个输入端都为0,此时CIM071的输出端才为低电平，计时灯熄灭.2.
11、3总体电路原理图：2.3.1EWB原理图：台?:雪-I专XEso-专Em二|:81.s_T1.r1.r1.&B2.3.2PROTE1.原理图:3仿真过程分析:3.1抢答电路3.2倒计时电路1111Tv4PCB设计分析：4.1 电气规则检查：在PRoTE1.中绘制完原埋图后，我进行了电气规则检查，发觉了一些连线问时.并刚好改正.4.2 生成网表文件：在电气规则检杏后，我生成了网去文件，为装入PCB文件做打算，4.3 在PC8文件中装入网表文件：在装入网表文件的过程中，我遇到了不少问题，第一次检查有150多个错误，有找不到元件，找不到节点等等在查阅资料后,我发觉是我没有进行正确的元件封装.所以我又
12、返回原理图中进行正确的封装，时装完之后发觉错误基本都解决了，只有个别错误了，是：极管的元件库中的管脚号与时装中的管脚号不低配，所以我将二极管的管脚号从A,K改为了1,2,解决了问题，地当通过了检资.44画禁止布线区，排版，自动布战:由于我对PCB的绘制不钻识,所以我采纳了自动布线.我先在KEEPouT层绘制了边框.然后设置原点装入了网龙文件，之后我进行了元件的排版，排放结束后进行打动布线,完成了PCB图的绘制，4.5PC8图如下（打印预览）：右下知为抢答开关SO-S7,左下脚的S为主持人开美，左上的DS1.数码管用来显示抢答者，右上的0S2和DS3是显示30秒抢答倒计时用的。5总结：这次课程设
13、计的电跖是比较困难的，在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细微环节设计匕在多种方案的选择中,我们细致比较分析其原理以及可行的缘由,最终还是在通多次对电路的改进,上机仿我以及接蹑网试.最终使整个电路可稳定工作.改计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，须要反复实践，其过程很可货相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是须要重做.那时心中未免有点灰心.有时还特殊想放弃.此时更加须要静下心.查找缘h.设计思路是最重要的，只要你的设计思路是胜利的,那你的设计已经胜利了一半.因此我们应当在设计前做好充分的打豫，像钝找具体的资料，为我们设计的胜利打下坚实的战础，参考文献：1潘永雄沙河.电子线路CAD好阳教程及西安.西安电子科技施校出版社.20OT.7（2011.11响印）.（2张秀如陈新华.RDA设计与仿真实践，北京.机械工业出版社.2002.8（2010.9施印）.3余溢；.数字电子技术用卷简明校程（第版”.高等教化出板社.2006.7（2（HI.12,Iw）.
