有鎖存與顯示功能的8人搶答器

1、 2015 2016 學年 第 二 學期數(shù)字電子技術課 程 設 計 報 告題 目： 有鎖存與顯示功能的8人搶答器 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 13電信一班_姓 名： 王兆、王康、吳冬 吳展飛、徐健、許杰 指導教師： 周旭勝 電氣工程系2015年6月3日1、任務書課題名稱有鎖存與顯示功能的8人搶答器指導教師（職稱）周旭勝（模電老師） 執(zhí)行時間20152016 學年第 二 學期 第 14 周學生姓名學號承擔任務王兆1309121033電路圖的基本仿真王康1309121032電路圖的基本仿真吳冬1309121034元件模塊的查找吳展飛1309121035元件模塊的查找徐健1309121037搶

2、答器原理的查找許杰1309121038搶答器原理的查找設計目的1. 熟悉搶答器的工作原理。2. 掌握搶答電路、優(yōu)先編碼電路、鎖存電路、定時電路、時序控制電路、譯碼電路、顯示電路的設計方法。設計要求1 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0S7表示。2 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S,該開關由主持人控制。3 搶答器具有鎖存與顯示功能。4 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答時間由主持人設定（如30秒）。5 參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，強大有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。8人搶答器摘 要此搶答器主要由搶答與定時兩部分以及其

3、他門電路構成。搶答部分：當選手按下按鈕時即通過74373對編號鎖存,使其他選手按鍵無效,再對選手號進行編碼,經(jīng)7447譯碼后送入共陰數(shù)碼管顯示。定時部分：該部分主要由 秒脈沖產(chǎn)生電路、 74192 加法計數(shù)電路、 7447 譯碼電路和 2 個 7 段數(shù)碼管即相關電路組成。兩塊 74192 實現(xiàn)加法計數(shù)，通過譯碼電路 7447 顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。 74192 的預置數(shù)控制端實現(xiàn)預置數(shù)，當主持人按下控制按鍵 時，實現(xiàn)預置。按鍵彈起后，計數(shù)器開始加法計數(shù)工作，并將時間顯示在 七段數(shù)碼顯示管 上，當有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的計時時間；當定時時間滿時，即第二片74192

4、進位時，將進位信號送入D觸發(fā)器鎖存，連接D觸發(fā)器的Q端至定時部分和搶答部分。使搶答無效，同時停止計數(shù)。關鍵字：搶答電路； 計時電路； 秒脈沖產(chǎn)生電路目錄一、概述51.1設計目的51.2設計要求5二、設計原理62.1原理框圖：62.2原理簡述6三、電路設計73.1搶答部分73.2定時電路83.3時鐘產(chǎn)生電路9四、總 結10五、附 錄11六、參考文獻13七、答辯記錄及評分表15第1章 概述1.1設計目的1熟悉智力競賽搶答器的工作原理2掌握搶答電路、優(yōu)先編碼電路、鎖存電路、定時電路、時序控制電路、譯碼電路、顯示電路的設計方法 1.2設計要求 設計一個具有鎖存與顯示功能的8人搶答邏輯電路要求： 1、搶

5、答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0S7表示。 2、設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。 3、搶答器具有搶答與顯示功能。 4、搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。 5）、參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器顯示選手編號與搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。二、設計原理2.1原理框圖開始計時選手搶答選手號鎖存編碼譯碼及顯示 計時時間到停止計時2.2原理簡述 定時搶答器的總體框圖如上圖所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號

6、，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目主持人將開關置于"清除"位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器倒計時。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。當選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項工作： 1、鎖存器進行鎖存后，優(yōu)先段電路立即分辨出搶答者的編號，然后由譯碼顯示電路顯示編號；2、控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答；3、控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示已過的搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當選手將問題回答完畢

7、，主持人操作控制開關，使系統(tǒng)回復到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。4、當設定的時間未到時,定時信號送入D觸發(fā)器中鎖存起來,并對搶答部分和定時部分鎖定,使搶答無效和定時停止.三、電路設計3.1搶答部分 a) 電路功能 ：一是將搶答選手的編號識別出并鎖存顯示到數(shù)碼管上，二是使其他選手按鍵無效；三是有人搶答時輸出時序控制信號，使計數(shù)電路停止工作。b) 原理圖： 仿真圖（Multisim）：c) 具體原理 ：該部分主要由編碼器、鎖存器 74LS373 、譯碼器74LS47 組成和按鍵、 7 段數(shù)碼管組成。如圖所示，搶答輸入端為S7 到 S0 腳，當有選手按鍵時，電路完成以下動作：選手按鍵后輸入到74

8、LS373中鎖存，使其他選手按鍵無效，并通過編碼器編碼后送至74LS47譯碼后顯示到數(shù)碼管上；3.2定時電路a) 電路功能 ：主要實現(xiàn)搶答計時，同時通過輸出接口與時序控制電路相接，實現(xiàn)時序控制。b) 原理圖： 仿真圖（Multisim）：c) 與其他電路接口 ： up： 輸入，計數(shù)脈沖，時序控制電路產(chǎn)生， 由 定時器 輸出； 主持人總控開關，此處控制計數(shù)器 74LS192 的預置數(shù)； d) 具體原理 ：該部分主要由 555 脈沖產(chǎn)生電路、 74LS192 加法計數(shù)電路、 74LS47 譯碼電路和 2 個 7 段數(shù)碼管即相關電路組成。兩塊 74LS192 實現(xiàn)加法計數(shù)，通過譯碼電路 74LS47

9、 顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。 74LS192 的預置數(shù)控制端實現(xiàn)預置數(shù)，當主持人按下控制按鍵 時，實現(xiàn)預置。按鍵彈起后，計數(shù)器開始加法計數(shù)工作，并將時間顯示在 七段數(shù)碼顯示管 上，當有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的計時時間；3.3時鐘產(chǎn)生電路a) 電路功能 ：為計數(shù)電路提供計數(shù)脈沖b) 產(chǎn)生秒信號的電路有多種形式，圖示是利用555定時器組成的秒信號發(fā)生器。因為該電路輸出脈沖周期為：T（R1+2R2）C2ln2,若T=1s,令C2=10µF，R1=43K，R2=50K，經(jīng)過計算的T=1s，則f=1/T=1Hz。從而使傳輸脈沖周期為1s。 電路原理圖（Multisim

10、）如下：圖總電路圖：四、總結 經(jīng)過這次課程設計的學習，我確實學習了很多知識，真正的感受到了理論聯(lián)系實際的重要性，以及這之間莫大區(qū)別，到最后看著自己的結果心里還是感到很欣慰的。 在課程設計期間我懂得了怎樣利用網(wǎng)上的資源和圖書館里的資源，通過網(wǎng)上的資源和圖書館的資源我了解了許多電子元件的工作原理，如：74LS121、74LS48、74LS192等。但同時也暴露出我在知識上掌握不足等缺點。其次在此次設計過程中由于我們頻繁的使用電子設計軟件如：Proteus等，因此使我熟悉了軟件的使用，同時在電腦的電子設計和繪圖操作上有了進一步提高。 同時我深刻的體會到實際與理論有很大的區(qū)別。在我們學習的過程中不僅考

11、驗了我們對知識的吸收和掌握，而且也考驗了我們的細心和耐心。特別是在仿真過程中對參數(shù)的改進和電路圖的查找過程中，我深有體會。我認為這次實習不僅僅學習了軟件知識，還提高了我們專業(yè)素質(zhì)。 完成這次課程設計我覺得收獲很多，不但進一步掌握了數(shù)電的知識及相關專業(yè)仿真軟件的基本操作，還提高了自己的設計能力及動手能力。實踐是檢驗真理的唯一標準。理論知識的不足在這次實習中表現(xiàn)的很明顯。這將有助于我今后更加明確學習的方向，可認識到自己的不足，確定自己的目標，從而更加努力的學習。只有這樣我們才能真正的去掌握它，真正的去運用它。 雖然只是初步學會了數(shù)字搶答器的設計，離真正掌握還有一定距離，但學習的這段日子確實令我收益

12、匪淺，因為我有學到了課本以外的很多知識，還鍛煉了自己的動手能力。 作為一個電氣工程及其自動化專業(yè)的學生，我深刻體會到課程設計的重要性。我以后會更加注重這方面能力的培養(yǎng)，在學習好理論知識的同時加強時間能力。 很高興有這樣一個鍛煉、提高自己的機會。附 錄74192555定時器7447參考文獻1 閆石.數(shù)字電子技術基礎 高等教育出版社2 石建平.數(shù)字電子技術 國防工業(yè)出版社3 李海.74系列芯片手冊 重慶大學出版社4 趙春華、張學軍.電子技術基礎仿真實驗 機械工業(yè)出版社出版社5 侯建軍.數(shù)字電路實驗一體化教程 清華大學出版社6 金唯香等編. 電子測試技術 湖南大學出版社答辯記錄及評分表 課題名稱 有

13、鎖存與顯示功能的8人搶答器答辯教師（職稱）周旭勝（數(shù)電老師） 答辯時間 2015學年第二學期 第14 周答辯記錄1、當一位選手搶答后，怎么保證其他選手按鍵無效？答：當選手按下鍵時，在向74373送數(shù)時同時向74373的使能端送低電平。從而保證其他選手按鍵無效。2.當一位選手搶答后，怎么使計時停止？答：選手按下鍵后，在向74373的使能端送低電平時，同時與秒脈沖信號形成與關系，從而使秒脈沖信號不能送入計數(shù)器。即計時停止。3.主持人怎么控制選手的搶答？答：主持人通過按鍵直接控制7447的BI/RBO端，當送入低電平時，數(shù)碼管滅零。即選手號不顯示。4.當計時滿時，怎么使搶答無效。答：計時滿時，產(chǎn)生進位信號，將信號接入上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器D端和CLK端，D觸發(fā)器的Q端接7447的滅零端，當進位信號來時，即為一個上升沿，D觸發(fā)器接收數(shù)，Q端為低電平，從而使搶答無效。簡述555時序電路作用？答：555集成電路開始是作定時器應用的，所以叫做555