數(shù)字電路搶答器設(shè)計

1、西安郵電學院數(shù)字電路課程設(shè)計報告書數(shù)字搶答器 數(shù)字電路課程設(shè)計搶答器的設(shè)計一 實驗?zāi)康?四路數(shù)字搶答器的設(shè)計二 實驗要求1、 要求至少控制四人搶答，允許搶答時間為10秒，輸入搶答型號是在“搶答開始”命令后的規(guī)定時間內(nèi)，顯示搶先搶答者的組號；亮綠燈并鎖存組號。2、 在“搶答開始”命令前搶答者，顯示違規(guī)搶答者的組號；亮紅燈，并鎖存組號。3、 在“搶答開始”命令發(fā)出后，超過規(guī)定的時間無人搶答，顯示無用字符（數(shù)碼管的倒計時顯示為0，主持人開關(guān)燈滅）。4、選做功能:要求不僅要顯示組號,還要顯示搶答的次序。三 實驗框圖及總體設(shè)計  如圖所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人開關(guān)開始時

2、接地處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，開關(guān)燈滅，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置“開始"端，宣布"開始"，開關(guān)燈亮，搶答器工作，同時定時器倒計時。選手犯規(guī)提前搶答時，搶答器完成：編號鎖存、編號顯示以及對應(yīng)紅燈亮。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次將開關(guān)接地并重新復位。四 主要單元電路設(shè)計1、輸入控制電路：此電路要求能夠區(qū)分搶答者是否違規(guī)：若輸入的搶答信號是在“搶答開始”命令下達之前發(fā)出，則該搶答者犯規(guī)，輸入控制電路應(yīng)發(fā)出“搶答無效”信號，并配合搶

3、先信號鎖定電路使搶答者所在組對應(yīng)的指示燈亮；若搶答信號是在“搶答開始”命令下達之后發(fā)出，則搶答有效。經(jīng)過分析，我認為主持人控制可以用控制電源開關(guān)來實現(xiàn)，判斷搶答信號是否有效可以用搶先信號鎖定電路配合基本的與非門和發(fā)光二極管來實現(xiàn)。2、555脈沖電路：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，使其產(chǎn)生需要的方波作為觸發(fā)器和計數(shù)器的CP脈沖，電路如下圖所示：UDD接+5V電源，C為4.7Uf,Rp為150K,R為4.7K，第3管腳為CP脈沖的輸出端。 3、用一片74LS161、74LS04譯碼器74LS48做成。把161做成模十計數(shù)器，開始時置數(shù)端為0110，161的輸出端各接一個非門，就做成了倒計時計數(shù)器

4、，再經(jīng)過48譯碼，數(shù)碼管顯示9，當從0110一直循環(huán)到1111，完成一次循環(huán)后，當它再變成0000時，非門輸出的結(jié)果是1111，這時4個信號接入一個與非門出來接到161的端，完成保持功能，主持人開關(guān)直接接到161的端，而161的端接的是74ls148的端，161非完的輸出信號接入74ls48并接數(shù)碼顯示管，當有人在規(guī)定時間內(nèi)搶答時，變0，161輸出保持，數(shù)碼顯示管鎖定時間，當有人提前搶答時，因為這時端為0，所以161輸出處于鎖定狀態(tài)，對計時沒有影響，當10秒后無人搶答時，端為0，161又處于鎖定狀態(tài)，時間不變，四與非門的輸出信號是和前面說過的的非相與接入搶答電路部分的74ls48的端，10秒后

5、無人搶答時，搶答電路的74ls48停止工作，數(shù)碼顯示管顯示0，直到主持人重新開始重置和開始。74LS161功能真值表：計數(shù)器輸入譯碼器輸入數(shù)碼管的示數(shù)011010019011110008100001117100101106101001015101101004110000113110100102111000011111100000主持人打開開關(guān)后，開始計數(shù)；通過一個74LS04實現(xiàn)時鐘倒計功能；計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。電路圖如下所示： 4、時序控制電路: 由74LS148編碼器，74LS75D觸發(fā)器，74LS48譯碼器和數(shù)碼管組成時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：主

6、持人將控制開關(guān)打開后，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。 當參賽選手按動搶答鍵時，搶答電路和定時電路停止工作。當設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，同時搶答電路和定時電路停止工作，且數(shù)碼管計時為零，且主持人開關(guān)燈滅。五、總體電路圖 六， 電路仿真圖七 電路組裝、調(diào)試過程中發(fā)生的問題及解決方法：1.實驗前應(yīng)先設(shè)計電路圖，包括各部分的電路圖和總體電路圖，并反復檢查，反復分析實現(xiàn)的可能性，預(yù)計實驗中可能出現(xiàn)的問題即可能的解決方法，最好在實際連電路前仿真。2.理論指導實踐，但是，理論中有不少純理想化的成分，在實驗中應(yīng)考慮實踐中各部分合理論的差距，差別。在實際中，電阻，電容，的真實值不會那樣準確。各器件

7、的輸入端在理論中懸空是表示接高電平，但是實際的邏輯器件如果輸入端本該接高電平而沒接，可能會導致元件的工作不穩(wěn)定。3.在實際聯(lián)電路時，會出現(xiàn)接觸不好等情況。這是由于面包板的質(zhì)量和連線時線頭裸露部分沒有完好的接觸面包板的銅片造成的。這時只能用萬用表測量各個接頭的電壓來判斷是否是接觸不好。4.應(yīng)該注意發(fā)光二極管應(yīng)接上行或下行電阻來保護他的電壓不致過大而損壞二極管。數(shù)碼管也要通過電阻接地，防止將數(shù)碼管燒壞。5.應(yīng)注意每個元器件的工作原理和工作功能，以及中規(guī)模邏輯器件的管腳圖，以免因此而造成不必要的過失。6.連接電路時，先連接脈沖發(fā)生電路，并檢測其是否正常工。555脈沖輸出電路不能輸出脈沖時，檢查的方法

8、是看電容和電阻接觸是否好。77475不能鎖定，檢查ENABLE端的電壓是低電平不，逐級排查直到找出問題所在。8連電路時，有的芯片可能是壞的，有的面包板也可能有問題，這要用萬用表進行檢測其連通性。八 小結(jié)通過兩周的實習，基本上達到了實驗的目的，對數(shù)字電路基本知識更加熟悉，培養(yǎng)了獨立分析問題和解決問題的能力，對各個元器件也有了更深入的了解。剛開始設(shè)計電路時覺得一點頭緒也沒有，只是覺得很難。不過在老師的指導下，我通過查資料，請教同學，在第一周內(nèi)完成了電路的設(shè)計，并進行了仿真。第二周連接電路，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，有的是因為自己太粗心線連錯了，反正經(jīng)過我的努力

9、和向老師同學請教，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

10、，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，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。在整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細節(jié)設(shè)計上，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，也提高了我的實際動手能力。我們要學會把理論聯(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，但是經(jīng)過自己的思考和同學的幫助，使得這次實驗?zāi)茼樌瓿?，而且在討論中我們也學到了很多知識，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

11、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電路時的問題，由于種種客觀方面的原因，導致理想和現(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，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，我對理論知識的學習有了很大的興

12、趣，現(xiàn)在我可以主動的去學習，我明白自己該學習那個方面，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。最后，我非常感謝每天一直在實驗室指到我們的老師。因為是他們使我在這次設(shè)計中受益非淺。參考文獻：王毓銀主編數(shù)字電路邏輯設(shè)計（第三版）高等教育出版社鬲淑芳主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)陜西師范大學出版社西安郵電學院 電信 系 數(shù)字電路課程設(shè)計 過程考核表學生姓名韓昊澎班級/學號科技0701/15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2009年 12月 13日 2009年 12月 26日具體內(nèi)容第一周周一：聽老師講授數(shù)字電路的設(shè)計方法及需要注意的問題；周二：選定題目，并設(shè)計電路，完成電路設(shè)計；周三：電路仿真；周四：領(lǐng)取元器件，開始組裝電路；周五：組裝電路；第二周周一：組裝電路；周二：老師驗收電路；周三：寫實驗報告；周四：寫實驗報告；周五：實驗總結(jié)；指導教師（師傅）姓名唐小華職務(wù)或職稱講師指導教師（師傅）對學生的評價學習態(tài)度 認真 一般 不認真學習紀律 全勤 偶爾缺勤 經(jīng)常缺勤實踐能力 很強 一般 較差指導教師（師傅）對學生專業(yè)知識或社會實踐能力等情況的意見指導教師（師傅）簽字 年 月 日 西安郵電學院 電信 系 數(shù)字電路課程設(shè)計 成績鑒定表學生姓名韓昊澎班級/學號科技0701/15進行時間2009年 12月 13