电子技术课程设计-五路抢答器

单片机技术课程设计说明书五路抢答器专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期目录TOC\o"1-3"\u目录 I摘要 IIAbstract III第一章五路抢答器需求分析 11.1背景 11.2目的 11.4设计所需元件及工具 2第二章五路抢答器框架 32.15路抢答器设计的方案分析 32.1.1数字抢答器总体方框图 32.2采用方案 3第三章具体电路设计 53.1抢答器主体电路 53.2时序控制电路 53.3报警电路 5第四章芯片介绍 74.174ls373 74.1.1功能简介 74.1.274LS373的真值表(功能表)，表中： 84.274LS148 84.2.1功能简介 84.2.2引脚图 94.2.3真值表 94.374LS48 104.3.1功能简介 104.3.2引脚图 104.3.3真值表 104.474LS83 114.4.1功能简介 114.4.2引脚图 114.574LS32 114.5.1功能简介 114.5.2引脚图 114.5.3真值表 124.674LS04 124.6.1功能简介 124.6.2引脚图 124.6.3真值表 134.774LS30 134.7.1 功能简介 134.7.2引脚图4.7.3主程序 13第五章总结 14第六章参考文献 15第七章附录 1附录I元件列表 1摘要该抢答器主要是基于74系列集成芯片组成电路各个部分，成本较低，且基本能够使用于学校的一些活动中。采用74LS148编码器和74LS373锁存器组成抢答器的核心部分抢答电路。采用七段共阴极LED数码管显示抢答序号和定时时间，由74LS48数字显示译码管显示数码管。五路抢答器的设计是基于集成元器件的设计，成本较低，且基本能够使用于学校的一些活动中。采用CD4532编码器、CD4511译码器和74LS373锁存器组成抢答器的核心部分抢答电路。采用555定时器和三极管构成报警电路，时序控制电路由74LS121产生。采用七段共阴极LED数码管显示抢答序号，由74LS48数字显示译码管显示数码管。本设计的理设计主要在Multisim、protel和Protus上完成。经理论分析、Multisim和Protus的仿真得出各器件信号和参数。然后在protel上画出最终电路图。最后在实验室完成实际设计。关键词：呼叫器；集成元件；Multisim；protus。AbstractAnswereight-waydesignisbasedonthedesignofintegratedcomponents,lowercost,andbasicallybeabletousesomeoftheschoolsactivities.Using74LS148and74LS279RSencoderlatchformedthecoreoftheAnswer'sAnswercircuit.74LS192increasetheuseofmetric/Answerbycounterdesign'stimingoftheclockpulsecountercircuittoprovide.Using555timerandalarmcircuittransistorconstitute,timingcontrolcircuitgeneratedbythe74LS121.Seven-SegmentLEDcathodewereuseddigitaltubedisplaytheserialnumberandtimingAnswertime,figuresfromthe74LS48decoderdigitaltubedisplay.TherationaleforthedesignofthedesignmainlyintheMultisim,protelandcompleteProtus.Bytheoreticalanalysis,MultisimSimulationandcomeProtussignalsandparametersofthedevice.Protelonandthendrawthefinalcircuit.Finally,thecompletionoftheactualdesigninthelaboratory.

Keywords:pager;integratedcomponents;Multisim;protus.第一节课程设计目标1.1概述单片机原理及应用课程设计是学生综合运用所学知识，全面掌握单片微型计算机及其接口的工作原理、编程和使用方法的重要实践环节。通过独立或协作提出并论证设计方案，进行软、硬件调试，最后获得正确的运行结果，可以加深和巩固对理论教学和实验教学内容的掌握，进一步建立计算机应用系统整体概念，初步掌握单片机软、硬件开发方法，为以后进行实际单片机软、硬件应用开发奠定良好的基础。课程设计的主要内容：根据单片机原理及应用课程的要求，主要进行两个方面的设计，即单片机最小系统和存储器扩展设计、接口技术应用设计。其中，单片机最小系统主要要求学生熟悉单片机的内部结构和引脚功能、引脚的使用、复位电路、时钟电路、4个并行接口和一个串行接口的实际应用，从而可构成最小应用系统，并编程进行简单使用。存储器扩展设计要求学生掌握常用半导体芯片与单片机的接口，如EPROM存储器用作外部程序存储器时与单片机的连接关系，SRAM存储器用作外部数据存储器时与单片机的连接关系，E2PROM存储器用作外部程序/数据存储器时与单片机的连接关系。能合理分配和使用单片机的内部和外部存储器，编程实现正常的读写功能。接口技术应用设计主要要求学生能综合运用单片机、存储器、常用接口芯片构成单片机应用系统，有针对性地进行软、硬件设计与开发。1.2功能介绍：1、如果想调节抢答时间或答题时间,按"抢答时间调节"键或"答题时间调节"键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如想加一秒按一下"加1s"键,如果想减一秒按一下"-1s"键，时间LED上会显示改变后的时间，调整范围为0s~99s,0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。2、主持人按"抢答开始"键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设30s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设60s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按"停止"按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"抢答开始"进入下次抢答计时。4、如果主持人未按"抢答开始"键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下"停止"键为止。5、P3.0为开始抢答，P3.1为停止，p1.0-p1.7为八路抢答输入数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。P3.2抢答时间调整结，P3.3回答时间调整，P3.4为时间加1调整，P3.5为时间减1调整。第一章五路抢答器需求分析本章是对五路抢答器设计的总体分析，通过了解设计五路抢答器的背景、目的，来很好的把握设计所要达到的功能和要求。为以后具体设计打下基础。1.1背景数字电路产品在生活中有着极其广泛的应用，包括计算机、数字通信、智能仪器仪表、自动控制及航天等领域中。这些给人们带来了生活，工作等方面带来了极大的方便。数字电路的发展，使得这门课程对于我们来说是很有必要学好。数字电路设备实现简单，速度和可靠性好。在这次电子设计中，本人制作五路智能抢答器。抢答器在比赛等场合中不可缺少的设备。这次电子设计是在周云龙老师的指导下,全组3名同学一起讨论，设计出电路图，然后在试验老师的带领下，设计完成。1.2目的本次设计更重要是完成课程设计，达到规定要求。要求如下：1.抢答器同时供5名选手或5个代表队比赛，分别用5个按钮S1~S5表示。

2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间2秒左右。

5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止

6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

1.3功能抢答器可以实现5个人同时抢答，在抢答时可以优先所存。在第一个信号输入后，锁存器实现所存，别的信号不能输入，数码显示管输出数字显示。1.4设计所需元件及工具本设计需要的工具有：数字万用表，电焊，示波器，protues，protel，multism。本设计需要的元件有（元件参数详见附录）：5V电源，电阻，按键，发光二极管，三极管，74LS373，74LS04。74LS148，74LS83,74LS48,74LS32,74LS30共阴极7段LED，喇叭。原理图第二章五路抢答器框架2.15路抢答器设计的方案分析设计具有某种特定功能的集成电路板一般比较复杂，因此，在设计前，一定要通过对几种方案的比较，选择较为简单的。这样，在正式设计是，就能做到电路简化，电路板做出来较为美观，尤其重要的是：能达到事半功倍的目的。2.1.1数字抢答器总体方框图

如图所示为总体方框图。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，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。2.2采用方案根据设定的总体方框图，我们小组设计除了几种方案。经过大家的一致讨论，实验室里芯片的取舍，实施的难易程度，我们选择了综合各方面都较为容易实现的一种方案。2.2.1输入电路由74LS373锁存器、74LS148编码器、74LS30编码器一起组成电路的输入部分。2.2.2中间传输部分中间传输部分由全加器74LS83构成。2.2.3输出电路译码器74LS48构成输出的主要部分。由它驱动数码显示管形成数字显示部分，蜂鸣器也是由它经三极管驱动发出声音。第三章具体电路设计3.1抢答器主体电路抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码器74148和74LS373锁存器可以完成上述功能。其工作原理是：当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS触发器的端为低电平，输出端（4Q~1Q）全部为低电平。于是74LS48的=0，显示器灭灯；74148的选通输入端=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端7...0输入信号，当有选手将键按下时(如按下S5)，74LSl48的输出=010，=0，经RS锁存器后，CTR=l，=1，74LS373处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR=1，使74LSl48的端为高电平，74LSl48处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LSl48的为高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LSl48仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。3.2时序控制电路时序控制电路是五路抢答器设计的关键，因为它要完成以下三项功能：.主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。(2).当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。(3).当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。3.3报警电路这部分电路我们是用由74LS148译码器和三极管构成。74LS148构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（R1＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作；而当PR为低电平时，电路停振。测试时的结果第四章芯片介绍4.174ls3734.1.1功能简介:74ls373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74ls373芯片.本文将介绍74ls373的工作原理,引脚图(管脚图),内结构图、主要参数及在单片机系统中的典型应用电路.4.1.274ls373工作原理简述:(1).1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈现高阻状态(或者叫浮空状态);(2).当1脚是低电平时,只要11脚(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态.锁存端LE由高变低时，输出端8位信息被锁存，直到LE端再次有效。当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q0~Q7输出，OE为高电平时，输出悬空。内部逻辑结构图内部结构图4.1.274LS373的真值表(功能表)，表中：OutputcontrolEnableGDOutputLLLHHHLXHLXXHLQ0ZL——低电平；H——高电平；X——不定态；Q0——建立稳态前Q的电平；G——输入端，与8031ALE连高电平：畅通无阻低电平：关门锁存。图中OE——使能端，接地。当G=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—当G为下降沿时，将输入数据锁存。4.274LS1484.2.1功能简介74LS148是8：3线优先编码器。它允许多个输入信号同时有效，但只对一个优先级最高的信号进行编码。4.2.2引脚图4.2.3真值表4.374LS484.3.1功能简介在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74LS148是一个五线-三线优先级编码器。4.3.2引脚图4.3.3真值表4.474LS834.4.1功能简介74LS83是加法器，其输出为两个输入A、B的二进制之和。通过简单的级联，可以实现乘法。4.4.2引脚图4.574LS324.5.1功能简介74LS32是4个二输入与非门。4.5.2引脚图4.5.3真值表输入输出ABL0010101001104.674LS044.6.1功能简介74ls04是带有6个非门的芯片，它的作用是实现反向。4.6.2引脚图4.6.3真值表输入输出AY01104.774LS304.7.1 功能简介74LS30是五输入与非门。4.7.2引脚图4.7.3（源程序）主程序部分和注解如下：OKEQU20H;抢答开始标志位RINGEQU22H;响铃标志位ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT0SUBORG000BHAJMPT0INTORG0013HAJMPINT1SUBORG001BHAJMPT1INTORG0040HMAIN:MOVR1,#30;初设抢答时间为30sMOVR2,#60;初设答题时间为60sMOVTMOD,#11H;设置未定时器/模式1MOVTH0,#0F0HMOVTL0,#0FFH;越高发声频率越高,越尖MOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断SETBEASETBET0SETBET1SETBEX0SETBEX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1CLROKCLRRINGSETBTR1SETBTR0;显示子程序，及部分注解如下：DISPLAY:MOVDPTR,#DAT1;查表显示程序,利用P0口做段选码口输出/P2低三位做位选码输出,MOVA,R3MOVCA,@A+DPTRMOVP2,#0feHMOVP0,AACALLDELAYMOVDPTR,#DAT2MOVA,R5MOVCA,@A+DPTRMOVP2,#0fdHMOVP0,AACALLDELAYMOVA,R4MOVCA,@A+DPTRMOVP2,#0fbHMOVP0,AACALLDELAYRETDAT1:DB00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H;"灭","1","2","3","4","5","6","7","8","9","灭","F"DAT2:DB3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H第一个为零,其他与上相同,因为十位如果为零显示熄灭=====TO溢出中断(响铃程序)=====T0INT:MOVTH0,#0ECHMOVTL0,#0FFHJNBRING,OUT;CPLP3.6;RING标志位为1时候P3.6口不断取反使喇叭发出一定频率的声音OUT:RETIT1溢出中断(计时程序)：T1INT:MOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HINCR0RETIEND抢答器处理程序：TRUE1:ACALLBARK;按键发声MOVA,R2MOVR6,A;抢答时间R2送R6MOVR3,#01HCLROK;