西安郵電大學(xué)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)—四路搶答器.doc

1、數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字搶答器學(xué)院名稱： 通信與信息工程工程學(xué)院學(xué)生姓名： 專業(yè)名稱： 信息工程班 級(jí): 信息工程實(shí)習(xí)時(shí)間:2012年6月18 日 - 2012年6月29 日 課程設(shè)計(jì)報(bào)告1 課程設(shè)計(jì)題目：四路數(shù)字搶答器2 任務(wù)和要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字式搶答器，具體要求如下: 1要求至少控制四人搶答，允許搶答時(shí)間為10秒，輸入搶答信號(hào)實(shí)在“搶 答開(kāi)始”命令后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，顯示搶先搶答者的序號(hào)，綠燈亮。2在“搶答開(kāi)始”命令前搶答者，顯示違規(guī)搶答者的序號(hào)；紅燈亮。3選做：在“搶答開(kāi)始”命令發(fā)出后，超過(guò)規(guī)定的時(shí)間無(wú)人搶答，顯示無(wú) 用字符（可自行確定）。4選做：不僅能顯示搶答者的序號(hào)并且能顯示搶答次序。

2、3 總體方案的選擇方案一： 脈沖電路計(jì) 時(shí)電 路譯 碼 電 路譯 碼 顯 示控制電路主持人開(kāi) 關(guān)違規(guī)報(bào)警電路譯碼顯示譯碼電路鎖存電路優(yōu)先編碼電路搶答按鈕 其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥接地，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，組號(hào)顯示器顯示“0"，定時(shí)器顯示時(shí)間（0秒）；若有隊(duì)員在此時(shí)搶答,則表示犯規(guī)，違規(guī)報(bào)警電路的紅燈亮，并顯示其組號(hào);由于鎖存電路的原因，只記錄下第一組的組號(hào).在主持人讀完題目后，將開(kāi)關(guān)接上電源，宣布”開(kāi)始”搶答，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，選手在10秒內(nèi)搶答時(shí),搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、綠燈提示.當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示經(jīng)過(guò)的時(shí)間.如果再

3、次搶答必須由主持人再次操作“清零”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。方案二:脈沖電路計(jì) 時(shí)電 路譯 碼 電 路譯 碼 顯 示控制電路主持人開(kāi) 關(guān)違規(guī)報(bào)警電路譯碼顯示譯碼電路選手號(hào)轉(zhuǎn)換電路鎖存電路搶答按鈕方案二與方案一的原理大致相同，區(qū)別在于方案二是“先鎖后編"，后者是“先編后鎖”:方案一的實(shí)現(xiàn)要用148優(yōu)先編碼器 ，實(shí)際中其管腳的控制卻比較復(fù)雜，還要設(shè)法控制75的使能端；方案二則直接將搶答信號(hào)作為75鎖存器的輸入信號(hào)，再使用或非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼,且其只受鎖存電路的控制，所以只需控制好75 的使能端即可。故采用方案二。4 單元電路的設(shè)計(jì) 1。脈沖電路: 由555電路提供CP脈沖信號(hào) 2.搶答鎖存電路：

4、在這一部分,最主要的是鎖存電路，鎖存電路主要由7475來(lái) 實(shí)現(xiàn)，當(dāng)74LS75的4，13號(hào)管角的信號(hào)為“0”時(shí),它將保持 原來(lái)的狀態(tài)： 74LS75真值表：DCQ111010X0Qn 74LS75的管腳圖為: 當(dāng)有一組隊(duì)員按下開(kāi)關(guān)后（高電平有效)，Q1，Q2,Q3,Q4中有一個(gè)信號(hào) 為1，則它們四個(gè)通過(guò)與非門(mén)后的信號(hào)為1,在通過(guò)非門(mén)后，它變?yōu)?， 接入G12,G34，7475實(shí)現(xiàn)鎖存功能,保持狀態(tài)不變。 當(dāng)那個(gè)隊(duì)員搶上后，要顯示他的組號(hào),必須把次信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn) 制代碼。其關(guān)系為：Q1Q2Q3Q4ABCD10001000010001000010110000010010由上真值表知:A=Q1+Q3

5、； B=Q2+Q3； C=Q4； D=0；綜上可得到搶答鎖存電路的電路圖如下： 3.計(jì)時(shí)電路: 此電路采用摸10的倒計(jì)時(shí)電路,用一片74LS161來(lái)實(shí)現(xiàn)。有效狀態(tài)為01101111,經(jīng)過(guò)7404反相器后，為1001 0000，即從9到0.其中置入端為主持人開(kāi)關(guān)，選擇“1”表示計(jì)時(shí)開(kāi)始，選擇“0”即為新一輪之前的“清零”；用CO進(jìn)位輸出端的非控制ENP，表示直到倒計(jì)時(shí)結(jié)束，也沒(méi)人搶答，即計(jì)數(shù)為0且保持不變，CO=0；用7475鎖存的Q1，Q2，Q3,Q4相或再取非控制ENT,表示正常有人搶答時(shí)計(jì)時(shí)停止. 161的管腳圖為： 故計(jì)時(shí)電路如下所示: 4. 違規(guī)報(bào)警電路:此電路是當(dāng)在主持人沒(méi)有接上開(kāi)關(guān)

6、之前, 有人搶答, 則紅燈(R) 亮并顯示其組號(hào)， 當(dāng)主持人接上開(kāi)關(guān)，表示其正確搶答。這個(gè)可以用 S和主持人信號(hào)（H）表示，關(guān)系如下：HSBR0000010110001110 由上真值表知: B = H·S；R = H·S; 則違規(guī)報(bào)警電路為: 5.譯碼顯示電路: 數(shù)碼管前必須加7448譯碼器，將二進(jìn)制用十進(jìn)制顯示5 畫(huà)總體電路圖 6 電路的輸入、輸出信號(hào)波形計(jì)時(shí)電路各輸出端的輸出波形：CPQ0Q1Q2Q37 發(fā)生的問(wèn)題及解決的方法1. 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先熟悉各個(gè)元器件的引腳圖和相關(guān)功能并反復(fù)檢查，設(shè)計(jì)電路圖，包括各部分的電路圖和總體電路圖，并嘗試用軟件仿真，以增強(qiáng)電路實(shí)際實(shí)施的正

7、確性。 2.在連接好第一個(gè)555脈沖電路后，插上穩(wěn)壓源后發(fā)光二極管 卻不亮，檢查電路連接也正確，請(qǐng)教老師后,才知是LED燈已被燒壞,后換了一個(gè)新的，加上一個(gè)限流電阻，接上同等數(shù)值的穩(wěn)壓源后，燈開(kāi)始正常顯示.這加深了我對(duì)二極管正向?qū)〞r(shí)壓降很小的特性的理解，此后的信號(hào)燈也都加了限流電阻，以防其被燒壞.3.計(jì)時(shí)部分連接好，加電源數(shù)碼管卻無(wú)示數(shù)，原來(lái)是沒(méi)給共陽(yáng)極的數(shù)碼管供電。面包板其實(shí)分了4塊,每塊都有ABCDEFJH等列，是相互獨(dú)立的，所以要把它們的高，低電平分別接一塊，這樣才能真正形成一個(gè)相通電路，每個(gè)模塊都能供電. 4.計(jì)數(shù)器工作不正常，即剛給其供電,計(jì)時(shí)的數(shù)碼管顯示為一個(gè)常數(shù)且保持不變,則說(shuō)

8、明使能端ENT的控制電路有問(wèn)題，一直有人搶答，故再對(duì)照其表達(dá)式，重新檢查電路，果然有線路連錯(cuò).8 分析和總結(jié) 此次課程設(shè)計(jì)具有一定的難度，主要是由于對(duì)實(shí)驗(yàn)器材操作的生疏,連導(dǎo)線長(zhǎng)度的截取都把握不好，布線不合理，有的地方線路擁擠，而有的卻極其稀疏。芯片的布局也未考慮周到,徒增加了一些導(dǎo)線的路徑長(zhǎng)度，使整體看起來(lái)更加復(fù)雜，不易讀懂。所以，我的第一個(gè)連好的面包板,出錯(cuò)卻查不出來(lái)，最終只能拆了重新布局連接。 這個(gè)過(guò)程要極具耐心，紙上作圖容易，電路連起來(lái)難.還要非常細(xì)心認(rèn)真，稍稍有一步錯(cuò)誤,就得不出所需的功能。有幾次接上穩(wěn)壓源后,總是顯示短路，才匆匆意識(shí)到自己電路連接有問(wèn)題。 還有一較大的問(wèn)題，就是不熟

9、練用萬(wàn)用表查錯(cuò)，尤其是確定線路已連接正確時(shí)，自己檢查錯(cuò)誤的盲目性更大。后來(lái)請(qǐng)教他人,聯(lián)系不同器件的具體功能，學(xué)會(huì)了使用方式。如測(cè)得某處電壓在2到3V之間,那就意味著這里有問(wèn)題,高低電平區(qū)分不出，仔細(xì)檢查。9 參考文獻(xiàn) 數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第二版) 王毓銀 主編 最新電子元件應(yīng)用手冊(cè) 作者： 高海生西安郵電大學(xué) 數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì) 過(guò)程考核及成績(jī)鑒定表學(xué)生姓名于瑞霞 班級(jí)/學(xué)號(hào)信息工程1001/ 03104008承擔(dān)任務(wù)實(shí)驗(yàn)室(單位）電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)部所在部門(mén)電子工程學(xué)院實(shí)施時(shí)間2012年 6 月4日 2012年 6月15日課程設(shè)計(jì)過(guò)程要求優(yōu)良中及格不及格電路功能搶答功能正確,顯示正確犯規(guī)顯示正確復(fù)位功能正