数字电路课程设计四路抢答器附proteus仿真下载[★]

第一篇：数字电路课程设计四路抢答器附proteus仿真下载

宁波理工学院

数字电路课程设计（论文）

题 目 基于74LS171的竞赛抢答器电路分析

姓名

学号 专业班级 指导教师

学 院 信息科学与工程学院

完成日期 2013年6月6日

I Proteus文件下载地址

：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=3232147993&uk=1662325156

摘 要

74LS系列芯片在生活中有广泛的应用。

其中“74”指的是商用器件，与“54”是军用不同，它的适用温度范围为0℃ ～ 70℃；而军用的适用温度范围要广为-55℃～125℃。

LS等是子系列名称。L:低功耗;H:高速;S:肖特基;LS:低功耗消特基;ALS:先进低功耗肖特基;AS:先进肖特基;LS：低功耗消特基

即74LS为商用低功耗肖特基系列。本竞赛抢答器主要用到74LS171芯片。本课题设计是“四人抢答器”。主要是通过本次课程设计掌握四人抢答器电路的设计流程和设计原理图。并学会用proteus做出四人抢答器电路的仿真与分析。且通过这次课程设计学会用不同的芯片设计简单的抢答器电路。

关键词：竞赛抢答器；单周期脉冲信号；74LS171

II

III

第1章

电路介绍

1.1 主要器件介绍

本次实验是以四人抢答电路为例。四人参加比赛，没人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯点亮，并且之后按下的按钮不起作用。

竞赛抢答器以74LS171四D触发器为核心器件设计四人竞赛抢答电路。74LS171内部包含了四个D触发器，各输入、输出以序号相区别，如下图：

其中CLK端为时钟端，MR为清零端（低电平有效）。

1.2 部分电路设计

按键设置模块，设计为按键悬空是，D0„..D3接地，没有向该端口发送脉冲信号。按键另一端接电源，按键按下，电源脉冲信号送到D0„..D3端口。（R1,R2,R3,R4，R5,R6,R7,R8为330欧姆。R9为100欧姆。）

本次实验难点是其中一人按下按钮后，相应的指示灯点亮，之后按下的按钮不起作用。要起到这样的作用设计了两个“与非”门电路。当按键按下后，最先按下的Q端输出信号为1，那么Q非为0，这里采用“与非”门，即便其余按键按下后，有一个输出信号为0，那么一与非输出为1，这就使得74LS171时钟端被封住了，此后其他输入信号对系统输出不起作用了。输出的信号1在经过与非门输出信号0，它与时钟信号再与非，那么时钟信号输出信号均为1。（这里用到74LS20和74LS00）

电路显示部分为四个发光二极管，串联着四个330欧姆的电阻。

其中清零信号用于赛前清零。清零后四个二极管均熄灭，电路反向输出均为1，时钟端“与”门开启，等待输入信号。

第2章 竞赛抢答电路分析

当按下#1后，D1发光二极管被点亮，同时系统的时钟输入端被锁定。再按其余按键，均无反应。

第3章 总结与展望

本课题设计是“四人抢答器”。主要是通过本次课程设计掌握四人抢答器电路的设计流程和设计原理图。并学会用proteus做出四人抢答器电路的仿真与分析。且通过这次课程设计学会用不同的芯片设计简单的抢答器电路

本次电路设计重在原理图的设计，并研究了制作流程。其难度在于一人按下按钮后，相应的指示灯点亮，之后按下的按钮不起作用。本次实验聪明的利用了与非门电路，有效的解决了这一问题。其次实验运用74LS171芯片，拓展了对74系列其他芯片的了解。本次实验可以很好的拓展，学会利用不同型号的芯片来制作抢答器。实验给我的收获很多，充分的想办法解决问题很是关键，利用缺乏的资源做到相同的效果当是我们学习的目的和解决问题的途径

第二篇：数字电路课程设计八路抢答器附proteus文件下载

宁波理工学院

数字电路课程设计（论文）

题 目

姓名

学号

专业班级 11通信工程2班 指导教师

学 院 信息科学与工程学院

完成日期 2013年6月6日

I

Proteus仿真下载：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=3269742360&uk=1662325156

摘 要

八路抢答器由抢答启动电路、启动报警电路、选手编号译码显示电路、复位电路组成。

抢答器主要器件有74LS148、74LS74、555定时器。

抢答器的输入为八路抢答按钮及主持人控制的抢答“开始”和“复位”二个按钮。抢答器的输出有一个发光二极管、一个数码显示管和一个蜂鸣器。

八路抢答器电路是基于七路抢答电路的一个改装。相比七路抢答电路可以供更多一人抢答，虽然其中有个小问题存在，但不影响抢答器的使用。

基于proteus，经过元器件的选取，电路的连接，参数的设置，最终仿真等工作，最终实现了蜂鸣提示数码显示八路抢答功能。关键词：竞赛抢答器；74LS148；74LS74；555定时器

第一章

电路器件介绍

（1）74LS148编码器

74LS148 为 8 线－3 线优先编码器，共有 54/74148 和 54/74LS148 两种线路结构型式，将 8 条数据线（0－7）进行 3 线(4-2-1)二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展。

0－7

编码输入端(低电平有效)EI

选通输入端(低电平有效)A0、A1、A2

三位二进制编码输出信号即编码输出端(低电平有效)GS

片优先编码输出端即宽展端(低电平有效)EO

选通输出端，即使能输出端

II

（2）74LS74集成D触发器

74LS74是双D触发器（内部集成二个D触发器），上升沿触发，互补输出

III

（3）555定时器

555定时器内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端 3脚：输出端Vo 4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：TH高触发端。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

IV 第二章 竞赛抢答电路分析

1、仿真运行初始状态

刚运行时，74LS148的各个输入0~7应为高电平，E1=0，A1A2A0=111.GS=1，EO=0

2、复位按钮作用后

产生一个短暂的低电平，应使电路状态产生如下变化：74LS148的E1=1，即先封锁各路抢答信号，其他状态不变。

3、开始按钮作用后

产生一个短暂的低电平，应使电路状态产生如下变化：74LS148的E1=0允许各路抢答，同是，喇叭发出嘀的声响。

4、比七路多一路的抢答改装

（1）74LS47有个测灯输入端LT，当此信号输入低电平时，显示8。把U6:C输出连接到74LS47的LT端，复位后由于U6：C的一路输出为0，另一路来自U5:A，使其在第8路抢答时为0，即把第8路抢答时低电平输入接至U5:A的异步置位端。

（2）第八路强大成功后对1~7路的封锁。U6:C输出的低电平一方面直接给74LS47的LT，使其显示8，另一方面经反相器U9后变高送给或门U6:D，使其为高，接入E1，封锁74LS148的输入。

V

5、蜂鸣电路

555接单稳态电路，触发端TR接开始按钮，当开始按钮按下时产生一个短暂的低电平，触发单稳态电路，输出3端产生一个固定高度的高电平，此信号给蜂鸣器，使之产生一个嘀的声响。改变555电路的R2和C1参数，可以改变声音的长短。

VI

6、总电路图

第3章 总结与展望

本课题设计是“八人抢答器”。主要是通过本次课程设计掌握八人抢答器电路的设计流程和设计原理图。并学会用proteus做出八人抢答器电路的仿真与分析。且通过这次课程设计学会用不同的芯片设计简单的抢答器电路。

VII 此次课程设计，从最初的只准备做个简单的四路抢答器，到后来的较难的带有显示的七路抢答器，最终经过连夜的改装变成具有自己小创意的实用的八路电子抢答器。期间经过重重困但，但在同学的帮助下网络资源的辅助下也都一一解决了。

最终此次课程设计完成了，但是依然有小的瑕疵。比如在未按压抢答开始按钮时，第8路的抢答按钮依旧可以点亮LED。

Proteus:http://pan.baidu.com/share/link?shareid=3144568258&uk=1662325156

VIII

第三篇：plc控制四路抢答器课程设计

plc控制四路抢答器课程设计

市场上有许许多多种抢答器，但功能却各不相同，电路也形形色色，而所选元件也各不相同。笔者设计了一款用plc控制的抢答器，该抢答器集抢答、声音警示、灯光指示和计时于一身，借助较少的外围元件完成抢答的整个过程，选用的是（OMRON）生产的C20p型PLC设计制作了四路抢答器，该设计编程简单，容易理解掌握，且工作稳定可靠。总体电路简单，易于制作。

1、系统工作原理 1．1 控制要求

（1）竞赛者若要回答主持人所提问题时，须抢先按下桌上的抢答按钮；

（2）绿色指示灯亮后，须等主持人按下复位按钮PB5后，指示灯才熄灭；

（3）如果竞赛者在主持人打开SW1开关10 s内抢先按下按钮，电磁线圈将使彩球摇动，以示竞赛者得到一次幸运的机会；

（4）如果在主持人打开SW1开关10 s内无人抢答，则必须有声音警示，同时红色指示灯亮，以示竞赛者放弃该题；

（5）在竞赛者抢答成功后，应限定一定的时间回答问题，根据题目难易可设定时间（如2 min）；

（6）当主持人打开SW2开关后记时开始，如果竞赛者在回答问题时超出设定时限，则红色指示灯亮并伴有声音提示，竞赛者停止回答问题。1．2 选定输入、输出设备

输入设备

输入端子号

抢答按钮 PB11 0000

抢答按钮 PB12 0001

抢答按钮 PB21 0002抢答按钮

抢答按钮 PB31 0004

抢答按钮 PB32 0005

抢答按钮 PB41 0006

抢答按钮 PB42 0007

复位按钮 PB5 0008

选择开关 SW1 0009

限时开关 SW2 0010

输出设备

输出端子号

绿色指示灯L1输出

0500

绿色指示灯L2输出

0501

绿色指示灯L3输出

0502

绿色指示灯L4输出

0503

红色指示灯L5输出

0504

红色指示灯L6输出

0505

PB22 0003

电磁开关SOL输出

0506

回答限时声音输出

0508

2、系统软件设计［1～3］ 2．1 控制梯形图

系统控制梯形图如图1所示。

2．2 工作过程

（1）由于0500使用他的自身触点（常开触点），在0000或0001闭合后仍保持在ON状态（自锁）。同时，将其常闭触点串入其他各回路中，在0500接通后，他的常闭触点打开，切断其他抢答回路（互锁）；

（2）0501，0502和0503以同样方式动作，自锁继电器在复位按钮PB5再次动作时将清零；

（3）机会选择开关SW1使0009闭合后，10 s定时器TIM00启动；

（4）如果0500，0501，0502和0503在10 s定时器TM00动作之前任何一个闭合，则0506变为ON以示抢答成功，同时切断10 s计时显示输出回路，否则输出声音提示，以示竞赛者放弃该题；

（5）常开触点0009断开后，自锁继电器和定时器TIM00将清零；

（6）抢答成功后，主持人闭合限时开关SW2使 0010闭合后，2 min定时器TIM01启动，时间到0505和0508闭合，红灯亮并有声音提示停止回答；

（7）常开触点0010断开后，定时器TIM01清零，为下一轮抢答做好准备。2．3 程序指令

程序指令如表1所示。

2．4 外部接线图

外部接线如图2所示。

3、适当扩展

如果给电路加入适当的编、译码器件，就可以将红、绿灯指示变为直观的数字显示，对外围电路稍加修改，就可以变成多路多人抢答器，如六路或十路等，改为多路多人抢答器，可以在梯形图中再加入两路或六路分支即可。去掉程序中的互锁和抢答限时功能，可以将抢答器改成呼叫器，可以用在医院的病房、工厂的车间等多种地方。

第四篇：数字电路课程设计--数字抢答器

智力竞赛抢答器

一、本次课程设计目的

1．结合所学的数字电路的理论知识来完成数字电路课程设计。

2．在数字电路的课程设计中，熟悉数字电路的逻辑设计过程以及集成电路的使用。

3．学会利用一些没学过的IC来设计电路。4。学会用软件方法仿真电路。

二、本次课程设计安排

1、时间安排

略。

2、地点安排

S2403实验室。

智力竞赛抢答器 设计目的

（1）熟悉集成电路的引脚安排及使用方法。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解面包板结构及其接线方法。（4）了解数字抢答器的组成及工作原理。（5）熟悉数字抢答器的设计与制作。（6）学会用软件方法仿真电路。设计思路

（1）设计抢答器电路。

（2）设计可预置时间的定时电路。（3）设计报警电路。（选做）（4）设计时序控制电路。（选做）设计过程

3.1方案论证 数字抢答器总体方框图如图1所示。button，sw-spdt

图 1 数字抢答器框图

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；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。3.2电路设计

抢答器电路如图2所示。

图2 数字抢答器电路

该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时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S置于“清除”端时，RS触发器的R端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的ST＝０，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0010,YEX0,经RS锁存后，1Q=1，BI=1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。此外，1Q＝１，使74LS148ST＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的YEX1,此时由于仍为1Q＝１，使ST＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。

定时电路如图3所示。由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。

图 可预置时间的定时电路

报警电路如图4所示。由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1.43/[（RI＋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，反之，电路停振。

图报警电路

时序控制电路如图5所示。时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：① 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。图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端ST。

图5的工作原理是：主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自图 2中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相，A＝1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为 1，门G2的输出ST=0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q＝1，经 G3反相，A＝0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出ST=1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。当定时时间到时，则“定时到信号”为0，ST=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

图时序控制电路

4系统调试与结果

（1）组装调试抢答器电路。

（2）可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。

（3）调试报警电路。

（4）定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。

5主要仪器与设备

集成电路： 74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。

电 阻： 510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只，68kΩ—l只。

电 容： 0.1uF—1只，10 uF—2只，100 uF—1只。三极管： 3DG12—1只。（3DG12为普通高频小功率NPN型硅(材料)三极管，特征频率100MHZ，集电极最大直流耗散功率0.7W，0.3A/20V。）

其 它： 发光二极管—2只，共阴极显示器—3只。

6设计体会与建议

6.1设计体会

通过这次对数字抢答器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于抢答器的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。此外，本实验也可通过EDA软件MAX PLUSⅡ实现。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。6.2对设计的建议

我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。参考文献

[1] 康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999年

[2] 彭华林等编.数字电子技术[M].长沙：湖南大学出版社，2004年 [3] 金唯香等编.电子测试技术[M].长沙：湖南大学出版社，2004年 [4] 侯建军.数字电路实验一体化教程[M].北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005年

[5] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001年

1Hz脉冲发生电路

第五篇：基于fpga的四路抢答器课程设计报告

一、课题设计的基础和实验条件

1．工作基础

（1）数字电路，模拟电路的学习；对所需使用的芯片管脚及

功能的了解；掌握了基本的数字电路设计流程。

（2）学会使用MAX+PLUS 软件设计数字电路；

了解EDA实验开发系统。

2．实验条件

（1）提供有目标芯片：FPGA-型号EP7128SLC84-15的实验开发系统、数码显示器、二极管、三极管、钮子开关；

（2）电路设计器件：

AND4、NOT、D触发器等

二、设计目标

1.4人抢答器（四名选手分别为：R1，R2，R3，R4）；

2.主持人启动及复位开关HT;

3.七段显示码显示选手的编号；

4.抢答器具有“互锁”功能； 三 设计电路图及仿真

该设计属于较为复杂的中小规模数字系统设计，按照系统的功能要求和自顶向下的层次化设计思想，该抢答器可以分为三个模块，他们分别为：抢答器控制模块——IN，该模块用于控制选手及主持人的动作；编码模块——qiwei，用于将选手的编号编码以便用数码管显示输出；

（1）抢答器控制模块IN的设计：

该模块在任意一位选手首先按下抢答键后，其输出高电平给D锁存器，并将输出结果送至编码器qiwei, 该模块的主持人按键HOST按钮可以实现系统的复位。其原理图为：

选手的输出信号发出之后，需要把输出转换为数字，故需要加一个七位译码器。（2）七位译码器的设计：

通过编程定义生成了一个七位译码器：

生成此七位译码器的程序如下：

（3）生成完整设计图：

两个模块进行连接即得到最终的实验电路图：

（4）设计图的仿真：

对设计的电路进行仿真得到仿真图如下：

从仿真结果可以看出符合功能要求。

（5）连接引脚图：

根据设计图选择适当的引脚连接得到下图的引脚图

连接完引脚图后，通过PROGRAMER即可通过开发板来进行调试验证。最终通过多次的调试与验证，终于完成了实验。

四 心得体会：

本次实践我认为完成的比较艰辛，首先在上第一节课的时候，听老师讲到这门课程设计需要学到一些先修课程。但是单片机，PLC，FPGA我之前都没学过，而且之前学的数电和模电也很多知识都有些记不清了。所以觉得特别慌，于是在第一节课后就在课下看老师给的参考资料。开始的时候觉得好多都不懂完全不明白讲的是什么。后来在找了一些视频之后对FPGA和MAX+PLUS平台有了一定的了解。后来又在选择电路的设计之前我认真复习了《数字电子技术》，对试验中涉及到的器件进行了重点复习；而且认真学习了《MAX+PLUS11操作指南》，后来在实验室开放后每天都去做实验调试。最终能够熟练地使用该软件完成中小规模的集成电路。虽然准备了不少，而且也自觉还是挺认真尽力的，但是之前的课程学的不好还是挺伤的，对于一些复杂的设计还是有挺多不太懂的，只能参考网上查到的资料去理解。

从开始做到成功共尝试过三个项目，第一个比较简单算是熟悉软件。本来是希望做好一个流水灯的但是后来发现输出电路太复杂，经过多次调试始终在仿真时打不到自己的要求，被迫作罢。最后选择做4位抢答器，设计图画出来并没有花费太多时间，但是调试真是花了大量的时间，因为开发板的接线经常会出现一些接触不良，导致即使仿真结果是对的，但是却在开发板上达不到自己的要求。只能一步一步通过排除法来修改更换接触不良的引脚。最终，终于解决了所有问题完成了设计。虽然设计不算特别高明特别复杂。但是毕竟是自己一点一点做出来的，所以还是觉得挺有成就感。

就具体收获来说，首先知识上，通过此课程设计，让我复习了之前学习的知识，同时让我对FPGA有了一个整体的了解，对MAX+PLUS软件也比较熟悉了。除此之外，我觉得在这个实验的过程中也锻炼了我的耐心，让我能比较专注的去做一件事情。而且经历了这次试验我认识到电路设计是一个踏踏实实的过程，设计过程中我们需要循序渐进，一步一个脚印，来不得半点马虎和浮躁心理。