八路定时抢答器仿真与制作

目录

1 引言 (1)

1.1 Proteus简介 (1)

1.2 八路抢答器摘要 (1)

2 设计任务与要求 (1)

2.1 设计任务 (1)

2.2 功能要求 (2)

3 方案选择 (2)

3.1 方案一 (2)

3.2 方案二 (3)

4 电路设计 (4)

4.1 单元电路设计 (4)

4.1.1 抢答电路 (4)

4.1.2 定时电路 (7)

4.1.3 秒脉冲产生电 (9)

4.1.4 报警电路 (10)

4.1.5 控制电路 (10)

4.2 抢答器整体电路 (13)

5 电路仿真 (15)

6 元器件介绍 (17)

6.1 元器件清单 (17)

6.2 元器件简介 (18)

7 设计总结 (20)

8 参考文献 (21)

9 附件 (22)

10 成绩评定表 (23)

八路定时抢答器仿真与制作

1 引言

1.1 Proteus简介

Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试，这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供Schematic Drawing、SPICE仿真与PCB设计功能，可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真。Proteus 提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。

1.2 八路抢答器摘要

本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。

关键词：八路, 抢答器, 设计,定时，计时，报警

2 设计任务与要求

2.1设计任务

选择适当的器件设计一个电路，使它能够实现八路定时抢答器。本次课设分基本设计和扩展设计两部分，基本设计为抢答器电路，扩展电路包括定时电路、报警电路、时序控制电路、整机电路。在完成基本设计任务的基础上，可对抢答器进行进一步的完善设计，时期抢答器的功能更具实用性。具体任务：

(1) 八组参赛者在进行抢答时（用八个LED数码管）代表，当抢先者按下前面的按钮时，抢答器能准确地判断出抢答者，并以声、光为标志。

(2) 抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。

(3) 抢答应具有一个总开关。

(4) 使抢答器具有限时（抢答时、回答问题时）功能，时间到时应发出声响，同时，时间数据要用数码管显示出来。

(5) 有选手抢答时时间停止，报警电路发出报警信号，以提示灯光为标志。

2.2 功能要求

(1) 设计一个智能竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参赛，他们的标号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分

别是S

0、S

1

、S

2

、S

3

、S

4

、S

5

、S

6

、S

7

。

(2) 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭）和抢答的开始。

(3) 抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此为，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

3 方案选择

3.1 方案一

方案一原理图如下：

图1 方案一原理框图

其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答

器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

当选手在定时时间内按动抢答按钮时，抢答器要完成以下四项工作：①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；②扬声器发出短暂响声，提醒节目主持人注意；③控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；④控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。这种方案原理比较简单，但组装电路比较麻烦，控制电路部分要用几种芯片，相对繁琐。

3.2 方案二

方案二原理图如下：

图2 方案二原理框图

该方案是将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码电路和译码显示电路，最后显示的是抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器，单稳态触发器又与报警电路直接连接，所以当有选手抢答时同时实现编号显示和报警提示。另外由主持人控制开关和其他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警分电路的控制。