數(shù)字電路課程設(shè)計報告四路數(shù)字式數(shù)字搶答器

1、西安郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計報告書數(shù)字搶答器系部名稱：通信工程系學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：通信工程班 級：通工0503實習(xí)時間：2007年12月10日至2007年12月21日課程實踐報告一 課程設(shè)計題目：四路數(shù)字式搶答器二 任務(wù)和要求：（1） 要求控制四人搶答，允許搶答時間為40秒，輸入搶答信號是在“搶答開始”命令后的規(guī)定時間內(nèi)，顯示搶答者的序號，相應(yīng)的綠燈亮。（2） 在搶答開始命令前開始搶答者，顯示違規(guī)搶答者的序號，并且相應(yīng)的紅燈亮。（3） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在數(shù)碼管上顯示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（4）參賽

2、選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（5） 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，紅燈亮搶答結(jié)束，定時顯示器上顯示0。 附加功能：（1） 在定時時間已到，無人搶答時，可實現(xiàn)超時搶答，紅燈亮表示超時，綠燈亮表示有選手搶答，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間。并實現(xiàn)對選手編號的鎖存。 （2） 計時模塊采用倒計時實現(xiàn)。 三 實驗儀器設(shè)備：設(shè)備名稱數(shù)量(個)設(shè)備名稱數(shù)量(個)74ls75174ls161274ls48374ls04274ls002555174ls081面包板174ls201電阻6數(shù)碼管3發(fā)光二極管紅

3、色1個，綠色2個電容4.7uf /0.01uf各一導(dǎo)線若干鉗子1萬用表1四 設(shè)計原理：1) 輸入控制電路 此部分要求能夠區(qū)分輸入的搶答信號是否有效。若搶答信號是在“搶答開始”命令下達之后發(fā)出，該搶答信號有效，輸入控制電路應(yīng)發(fā)出“搶答有效”信號，并配合搶答鎖定電路使數(shù)碼管顯示搶答者的組號。2) 搶答鎖定電路 搶答鎖定電路要求能夠確定第一個輸入的搶答信號，并保持該信號不變，同時使后輸入的信號無效。3) 搶答燈光指示電路 燈光只是電路用來表示搶答信號是否有效，其中紅燈亮滅表示該行為屬于違規(guī)行為與否，綠燈亮滅表示有選手搶答與否。這兩路燈隨機組合實現(xiàn)電路中的所有功能。搶答者若在規(guī)定時間內(nèi)搶答，綠燈亮則表

4、示“有效”；否則，表示“無效” 。超時或超前搶答時紅燈亮，否則一直保持滅的狀態(tài)。4) 控制電路 定時 定時控制電路要求在“搶答開始”命令下達后才能開始計時，經(jīng)過規(guī)定的時間，發(fā)出搶答時間到的信號，即紅燈亮，并實現(xiàn)停止計時。此時數(shù)碼管顯示“0”字符，表示無人搶答。5) 編碼電路和顯示電路編碼電路是最先搶答者的信號進行編碼，然后在顯示電路里顯示這個搶答者的組編號。五 總體電路基本設(shè)計思路：搶答按鈕鎖存器優(yōu)先編碼器譯碼電路譯碼顯示主持人開關(guān)控制電路報警電路秒脈沖產(chǎn)生電路定時 電路譯碼電路譯碼顯示六 單元電路的設(shè)計：(1) 脈沖電路： 脈沖電路由555提供，電路圖如下：cp脈沖 (2) 搶答鎖存電路:

5、在這一部分，最主要的是鎖存電路，鎖存電路主要由75來實現(xiàn)，當74ls75的4，13號管角的信號為“0”時，它將保持原來的狀態(tài)，拒絕之后接收到的任何輸入信號，如此即可實現(xiàn)鎖存。 74ls75真值表：1c2c3c4cq1110x0x0qn 當有一組隊員按下開關(guān)后，q1,q2,q3,q4中有一個信號為1，則它們四個通過與非門后的信號為1，在通過非門后，它變?yōu)?，送到75的1c2c,3c4c端口，保持狀態(tài)不變，實現(xiàn)鎖存功能。 譯碼電路：當某個隊員正常搶答上以后，要顯示他的編碼號，必須把該信號轉(zhuǎn)換為二進制代碼。其關(guān)系為：q1q2q3q4abcd100010000100010000101100000100

6、10由上真值表知： ； ； c=q4； d=0；綜上可得到搶答鎖存電路的電路圖s(3) 計時電路：此電路用來實現(xiàn)模40的倒計數(shù)器，用兩片74ls161級聯(lián)來實現(xiàn)，高位片實現(xiàn)模四的計數(shù)，低位片實現(xiàn)模十的計數(shù)功能。用同步置數(shù)法來實現(xiàn)，由于要求倒數(shù)計數(shù)，可以取低位片的0011至1111十個狀態(tài)，取高位片1011至1111四個狀態(tài)。然后取反而得到。當?shù)箶?shù)到00后，還要有鎖存的功能，鎖住電路。高位片從1011到1111，取反后便可得到0100到0000；低位片從0110到1111，取反后得到1001到0000。其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下：1100110111101111dcba/co/0/0/0高位片:低位片：d

7、cba/co1110011001001100010100111/0/0/0/0/0/0/0/0/0/111111101111001011在低位片每一次循環(huán)后，不但要給其自身置數(shù)，還要控制高位片記數(shù)一次，對于低位片，我們通過給其co端取非送入到置入端；對于高位片因為其受兩個芯片控制，故將兩個co端與非后送入高位片的置入端。然后要讓記數(shù)器保持，這個可以用高低位片的enp（兩個ent都接到高電位）來控制。由分析知，當搶答開始后，只有“時間到”和“正常搶答”時計時模塊才會停止計時，故我們將主持人開關(guān)與74ls20的鎖存端輸出經(jīng)過與非后送入到低位片的enp端口；高位片的enp端口則由低位片的co輸出值控

8、制，如此可實現(xiàn)對應(yīng)的計數(shù)與停止計時。電路圖如下所示：(4) 違規(guī)報警電路: 由前面的分析知，有選手搶答時綠燈（g）才會亮，超時或超前搶答時紅燈(r)亮，否則一直保持滅的狀態(tài)。這個可以用選手信號（s）和主持人信號(h)表示，關(guān)系如下（不含超時情況，超時時g和r值都為1）：hsgr0000011110001110 由上真值表知： ;則，違規(guī)報警電路圖如下圖所示： y h (5) 計數(shù)器的譯碼顯示電路：三片74ls48的譯碼電路相同，連接圖如下：gf七、調(diào)試過程中的問題總的來說，這次實習(xí)還是很順利的，但也遇到了幾個問題：1. 在我剛布完電路全部模塊的線路，打算測試時發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)倒計時部分不置數(shù)，不計數(shù)

9、，此時真是“老虎吃天，無處下爪”，沒法，又把計數(shù)與鎖存兩部分拆開，重新檢測，那時我才體會到分模塊的真正意義，各個擊破。之后不久各個模塊都正常了。 2，選手搶答后，只有1，4選手能夠正常操作，2，3選手不能進行鎖存。經(jīng)過萬用表的測量，原來在75片子的2，3的非上出現(xiàn)問題，無論2，3的值為多少，他們的非的值都是中為1，但是將75片子單獨測試時，卻又能正常工作。后來通過萬用表測量電壓，發(fā)現(xiàn)在每次2，3兩個端口發(fā)生變化時，其非的端口也會隨著有變化，只是由于正常時高電位抬高，在變化時tw受電位變化毛刺影響，有了變化，但是不大，這樣導(dǎo)致變后依然有接近1v的高電壓，故那兩個端口得知始終處于高位狀態(tài)。 八、總

10、體電路圖:（附后）說明：軟件中沒有提供161，故用163代替。九、分析總結(jié)轉(zhuǎn)眼間兩周的課程設(shè)計就結(jié)束了，留給我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅持的毅力?；叵肫疬@兩周來我感受頗深。剛開始設(shè)計電路時覺得一點頭緒也沒有，只是覺得很難。不過在老師的指導(dǎo)下，我通過查資料，請教同學(xué)，在第四天完成了電路的設(shè)計，并進行了仿真。緊接著就是連接電路，這也不是一件容易的事，我連的電路問題很多，有的是因為線接觸不好，有的是因為芯片壞了，真是一言難盡，不過還好最終問題都被解決了?？粗约号B接成功的電路，覺得好高興。不過也正是這次實驗讓我明白了理論與實踐之間的差異。我設(shè)計的電路在電路仿真中完全正

11、確，可是當我接好電路后，它卻和我預(yù)期的相差很多。這也使得我的動手能力得到了提高。在設(shè)計電路時，設(shè)計的電路應(yīng)盡可能的簡單。然后用萬用表檢查面包板及各芯片是否正常，不正常就趕快換。接電路的時候，按模塊接，先逐塊連好，同時逐塊檢查是否正常，一塊連好后再連下一塊。連線時布局是很重要的，芯片的位置也很有講究，連線時應(yīng)盡量把所有芯片的位置分開，便于布線。不然的話，芯片之間的距離太窄，容易造成別的線無法過去。連線時應(yīng)盡量讓所有的線都貼著面包板，不要讓線交叉，這樣當發(fā)現(xiàn)線路有問題時就比較好改。這次課程設(shè)計對于我來說收獲很大。我是一個只注重理論不注重實踐的人。通過本次實驗，我認識到了實踐的重要，也提高了我的實際

12、動手能力。我們要學(xué)會把理論聯(lián)系實際，而這次課程設(shè)計就是一個很好的機會，不僅能提高我們的理論知識，而且也培養(yǎng)了我們的實際動手能力。盡管在中間遇到很多問題，我的設(shè)計最后在老師的檢查下發(fā)現(xiàn)了自己存在的問題，是因為自己想的太簡單，沒有認真思考。但是經(jīng)過老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，使得這次實驗?zāi)茼樌瓿?，而且在討論中我們也學(xué)到了很多知識，而且也對也前的知識做了一個很好的回顧。在這次實驗中，我體會到在進行一個綜合性的硬件設(shè)計時，要全面考慮問題，比如想用其他信號來控制一個信號，就要考慮到和這個信號直接或間接關(guān)系的信號，必須是最重要相關(guān)的信號，然后用真值表來解決他們的關(guān)系，通過門電路來實現(xiàn)。下來就是在實際動手連接

13、電路時的問題，由于種種客觀方面的原因，導(dǎo)致理想和現(xiàn)實相差太遠，輸入電路不可以懸空，懸空并不是高電平，芯片上有接電源和接地的懸空是高電平，但這個高電平并不是，有時候它不是怎么高，這樣地話，就會對后面地時序電路產(chǎn)生影響。在通過這兩個禮拜地設(shè)計實習(xí)，讓我真正理解了書本上知識，也讓我知道我們課本上的知識在實際中怎么應(yīng)用，理論聯(lián)系實踐，相互關(guān)系。通過此次設(shè)計，我對理論知識的學(xué)習(xí)有了很大的興趣，現(xiàn)在我可以主動的去學(xué)習(xí)，我明白自己該學(xué)習(xí)那個方面，重點是什么？我也掌握的了在理論中遇到問題，應(yīng)該怎樣去解決，在實際中遇到迷團應(yīng)該怎樣去檢查調(diào)試?？傮w來說，這次實習(xí)我受益匪淺。在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過

14、程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了設(shè)計電路的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。西安郵電學(xué)院 通信 系 電子設(shè)計 過程考核表學(xué)生姓名范文濤班級/學(xué)號0503/16承擔任務(wù)實驗室（單位）電子技術(shù)教研室所在部門電信系實施時間2007年12 月10日 2007 年12月21日具體內(nèi)容第一周第二周指導(dǎo)教師（師傅）姓名王濤職務(wù)或職稱講師指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生的評價學(xué)習(xí)態(tài)度 認真 一般 不認真學(xué)習(xí)紀律 全勤 偶爾缺勤 經(jīng)常缺勤實踐能力 很強 一般 較差指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生專業(yè)知識或社會實踐能力等情況的意見指導(dǎo)教師（師傅）簽字 年 月 日 西安郵電學(xué)院 通信 系 數(shù)電實習(xí) 成績鑒定表學(xué)生姓名范文濤班級/學(xué)號0503/16進