电子电路设计.docx

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电子电路设计

电子电路计算机设计

——智能抢答器的设计

2014—2015学年第二学期

所在学校：

xxx大学

所在学院：

电子与信息工程学院

课程名称：

电子电路计算机仿真设计与分析

专业班级：

xxx级xxx班

学生姓名：

xxx

学生学号：

xxxxxxxxx

指导老师：

xxx

2015年6月26日

目录

一、设计题目2

二、设计要求2

三、设计目的2

四、设计方案2

五、软件分析3

六、硬件设计4

（一）抢答器电路的设计5

（二）AltiumDesigner10仿真设计6

1.原理图部分：

6

2.pcb设计图7

一、设计题目

智能抢答器的设计

二、设计要求

题目要求：

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。

2．进行实验数据处理和分析。

3．数码管用来显示最先抢答者的编号。

附加功能：

1、带有复位功能；

2、抢答成功是灯亮起。

三、设计目的

用数字电路设计一个具有锁存与显示功能的8人抢答逻辑电路接通电源后，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；主持人将开关置于“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。

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。

本设计通过单片机及其仿真系统，综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术等课程方面的知识，设计一个采用AT89C52单片机控制的时钟电路以实现时钟的功能及其附加的功能。

四、设计方案

介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，电路采用CD系列常用集成电路进行设计。

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，若超过抢答时间则抢答无效。

该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存器：

它采用CD4511来实现抢答器的选号，采用CD4511芯片实现对号码的锁存，采用CD4511实现十进制的减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能，并用数码管将倒计时显示出来。

通过课程设计提高和巩固了所学的专业知识，以及知识的综合应用和焊接技术。

五、软件分析

根据前面的要求以及硬件的设置情况，本系统的软件部分需要进行译码设置。

具体流程图如下所示：

图

（一）系统组成框图

图

（二）抢答器工作流程图

如图所示电路包括上下两部分。

其中上半部分电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。

下半部分电路完成定时抢答的功能以及报警功能。

图二所示电路的工作过程是：

接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间（30s），当主持人将控制开关置于“开始”时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。

当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能：

（1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号；

（2）扬声器发出短暂声响；

（3）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答；

（4）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。

当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

六、硬件设计

根据上面的功能要求,硬件系统主要模块有计数模块﹑显示模块﹑按键模块，其硬件总电路图如附录二所示。

用到的主要硬件：

CD4511、按键、电阻、电容、数码管等。

（1）抢答器电路的设计

A抢答电路的功能有两个：

一是能分辨出选手按键的的先后，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CD4511可以完成上述功能，其电路组成如图三所示：

图（三）抢答电路

其工作原理是：

当主持人控制开关处于“清零”位置时，CD4511芯片的7，1,2,6引脚均处于低电平，数码管显示为0，当抢答者按下开关时，CD4511对数据进行译码，数码管显示抢答者编号。

当优先抢答者回答完问题后，主持人控制开关S2,使抢答器复位，以便进行下一轮抢答。

图（四）抢答器讯响电路

（2）AltiumDesigner10仿真设计

1.原理图部分：

使用AltiumDesigner10软件画出的原理图如图五所示。

图（五）AltiumDesigner10设计原理图

2.pcb设计图

根据原理图生成的pcb图如图六所示。

图（六）pcb设计图

图（七）pcb设计规则

图（八）pcb布线属性