數(shù)電課程設(shè)計搶答器

/XX郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計報告書——數(shù)字搶答器學(xué)院名稱：電子工程學(xué)院學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：電子科學(xué)與技術(shù)班級：科技0904實習(xí)時間：20XX12月5日——20XX12月16日題目：數(shù)字電路搶答器一實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)并掌握搶答器的工作原理及其設(shè)計方法2.熟悉各個芯片的功能及其各個管腳的接法。3.靈活運用學(xué)過的知識并將其加以鞏固.發(fā)散思維.提高學(xué)生的動手能力和思維的縝密。二實驗要求預(yù)習(xí)要求：復(fù)習(xí)編碼器.十進制加/減計數(shù)器的工作原理。設(shè)計可預(yù)置時間的定時電路。分析與設(shè)計時序控制電路。畫出定時搶答器的整體邏輯電路圖。設(shè)計要求：搶答器的基本功能：1.設(shè)計一個智力搶答器.可同時供四名選手或四個代表隊參加比賽.編號為一.二.三.四.各用一個搶答按鈕.分別用四個按鈕S0——S3表示。2.給節(jié)目主持人設(shè)置一個控制開關(guān).用來控制系統(tǒng)的清零〔編號顯示數(shù)碼管滅燈和搶答的開始。3.搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能.搶答開始后.若有選手按動搶答按鈕.編號立即鎖存.并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號.此外.要封鎖輸入電路.實現(xiàn)優(yōu)先鎖存.禁止其他選手搶答.優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。簡言之.有選手按下時.顯示選手的編號。同時.其他人再按下時電路不做任何處理。也就是說.如果有選手按下以后.別的選手再按的話電路不會顯示是他的編號。擴展功能：1搶答器具有定時搶答的功能.且一次搶答的時間由主持人設(shè)定為10秒.當(dāng)節(jié)目主持人說比賽開始后.要求定時器開始計時.計數(shù)并在顯示器上顯示。2參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)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時刻的時間.并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。數(shù)碼管和發(fā)光二極管要接限流電阻100歐.防止被燒壞。3如果定時時間已到.無人搶答.本次搶答無效.系統(tǒng)報警并禁止搶答.定時顯示器上顯示00.三使用元件1.數(shù)字試驗箱。2.集成電路兩片74LS161.一片74LS148.一片74LS75.兩片74LS48.一片74LS20.一片74LS00.兩片74LS04.一個用來產(chǎn)生脈沖信號555。3.電阻4.7K兩個.電阻100歐四個.電阻150K一個.電容103.電容4.7uF.面包板一片.一卷導(dǎo)線.一把斜口鉗.萬用表.示波器.兩個數(shù)碼管.電源。四總體方案的設(shè)計1電路總體設(shè)計搶答電路其工作原理為：接通電源后.主持人開關(guān)開始時接地處于禁止?fàn)顟B(tài).搶答電路的數(shù)碼管顯示為0.定時器顯示時間為0；此時,若有人搶答,為違規(guī)搶答,數(shù)碼管顯示其編號,同時紅燈警告.定時器顯示不變;主持人將開關(guān)置"開始"端.宣布"開始".搶答器工作.同時定時器計時,選手在規(guī)定時時間內(nèi)搶答時.搶答器完成:優(yōu)先判斷,編號鎖存,搶答電路數(shù)碼管顯示其編號.計時部分停止計時.同時綠燈亮。若在10秒內(nèi)無人搶答.10秒到后搶答器自動鎖定.計數(shù)器停止計數(shù).搶答無效。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。2其基本工作原理為：接通電源后.主持人將開關(guān)接地.搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài).組號顯示器顯示"0"；若有隊員在此時搶答.則表示犯規(guī).其對應(yīng)的紅燈亮.并顯示其組號.由于鎖存電路的原因.只記錄下第一組的組號。在主持人讀完題目后.將開關(guān)接上電源.宣布"開始"搶答.計時器開始計時.選手在規(guī)定時間內(nèi)搶答.其對應(yīng)的綠燈亮.并顯示其對應(yīng)的組號.搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編碼顯示。當(dāng)一輪搶答之后.計時器停止、禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人再次清零。五單元電路的設(shè)計搶答器的組成：搶答器的一般構(gòu)成框圖.它主要由開關(guān)陣列電路、觸發(fā)鎖存電路、編碼器、7段顯示器幾部分組成。下面逐一給予介紹。〔1開關(guān)陣列電路該電路由多路開關(guān)所組成.每一競賽者與一組開關(guān)相對應(yīng)。開關(guān)應(yīng)為常開型.當(dāng)按下開關(guān)時.開關(guān)閉合；當(dāng)松開開關(guān)時.開關(guān)自動彈出斷開?！?觸發(fā)鎖存電路當(dāng)某一開關(guān)首先按下時.觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā).在輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)電平信息.同時為防止其它開關(guān)隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂.最先產(chǎn)生的輸出電平變化又反過來將觸發(fā)電路鎖定。若有多個開關(guān)同時按下時.則在它們之間存在著隨機競爭的問題.結(jié)果可能是它們中的任一個產(chǎn)生有效輸出。3編碼器74LS148編碼器的作用是將某一開關(guān)信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的8421BCD碼.以提供數(shù)字顯示電路所需要的編碼輸入。74LS148為優(yōu)先〔高位優(yōu)先編碼器.當(dāng)任意輸入為低電平時.輸出為相應(yīng)的輸入編號的8421碼〔BCD碼的反碼譯碼驅(qū)動電路將編碼器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài).并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。<4>譯碼驅(qū)動及顯示單元編碼器實現(xiàn)了對開關(guān)信號的編碼并以BCD碼的形式輸出。為了將編碼顯示出來.需用顯示譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。一般這種譯碼通常稱為7段譯碼顯示驅(qū)動器。常用的7段譯碼顯示驅(qū)動器有74LS48等。數(shù)碼顯示器件中的液晶數(shù)碼管價格較高.驅(qū)動較復(fù)雜.并且僅能工作于有外界光線的場合.所以使用較少。大多情況下使用的是LED數(shù)碼管。且公共端為低電平。<5>解鎖電路當(dāng)觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)鎖存后.若要進行一下輪的重新?lián)尨?則需將鎖存器解鎖?？蓪⑹鼓芏藦娖戎?或置0〔根據(jù)具體情況而定.使鎖存順處于等待歉收狀態(tài)即可。具體原理為；1脈沖產(chǎn)生電路利用555以及一些電容和電阻實現(xiàn).使每秒產(chǎn)生一個CP上升沿。送給161的CP端.最后數(shù)碼顯示。2搶答器電路該部分主要是由74LS75實現(xiàn)的.此元件是低端有效。當(dāng)四個選手搶答時.輸入的信號為"1".用74LS20將這四個選手在75芯片對應(yīng)的非輸出端與主持人的主控開關(guān)相與非.接入75的使能端〔E1-2和E3-4.這樣就通過"0".把75鎖定.完成鎖定功能。⑶倒計時電路用一片74LS161和譯碼器74LS48做成。把161做成模十的電路.開始時LOAD端置數(shù)為0110.其經(jīng)過48譯碼.數(shù)碼管顯示為9.當(dāng)從0110一直循環(huán)到1111完成一次循環(huán)后.RCO端輸出一個脈沖.經(jīng)過反相器04后變成低電平.161再次置數(shù).同時數(shù)碼管顯示仍為0.為下一次搶答做好準(zhǔn)備。若在規(guī)定時間內(nèi)有選手搶答.則在搶答電路部分給ENP端輸過來0.使得161處于保持狀態(tài).停止計時.數(shù)碼管顯示當(dāng)時時間。下一次開始時.主持人端接地.LOAD端為0.再次置數(shù).數(shù)碼管顯示為9.若有選手犯規(guī).則不會對計時端有任何影響。主要過程：1.組裝調(diào)試搶答器電路。2.設(shè)計可預(yù)置時間的定時電路.并進行組裝和調(diào)試。當(dāng)輸入1HZ的時鐘脈沖信號時.要求電路能進行減計時.當(dāng)減計時到零時.能輸入低電平有效的"定時到信號"。3.完成定時搶答器的聯(lián)調(diào).注意各部分電路之間的時序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能.使其滿足設(shè)計要求。定時搶答器總體框圖.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.數(shù)碼管能顯示選手的編號.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。工作原理為：接通電源后.主持人將開關(guān)撥到"清除"狀態(tài).搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài).組號顯示器滅燈.定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置于"開始"狀態(tài).宣布搶答器開始工作。優(yōu)先編碼器鎖存器優(yōu)先編碼器鎖存器搶答開始譯碼電路顯示電路控制電路秒脈沖定時電路譯碼電路顯示電路七.心得體會及分析通過這次數(shù)字電路課程設(shè)計.我充分地把數(shù)電理論知識應(yīng)用于實際.感覺收獲頗多。實習(xí)的第一天老師就要求我們先查資料設(shè)計合理的電路圖然后拿自己設(shè)計好的圖領(lǐng)取器件.這樣就給我們留了很大的空間去主動學(xué)習(xí)知識并很好的應(yīng)用知識。剛開始拿到這個題目自己感覺有些速手無策.因為以前從未接觸過這方面.對好多知識掌握的不夠扎實.經(jīng)過翻閱和查找大量有關(guān)搶答器這方面的資料后才初步畫出了各部分的電路圖.經(jīng)過之后的仿真和修改最終設(shè)計出了自己感覺還比較滿意的整體圖。設(shè)計好的電路圖要簡單.可行性高.這樣便于在面包辦上連接電路。連接電路前應(yīng)先設(shè)置好每個芯片的位置.盡量使布線簡單清楚.不能跳線.這樣有便于檢查問題。插板前要先測試所用元器件是否有損壞的.否則連接好的電路將達不到所需結(jié)果并且一旦出現(xiàn)問題就很難找出問題所在。例如.數(shù)碼管本身壞了而使得顯示的結(jié)果是錯的；由于面包板的質(zhì)量不好有時會使得電路短路或斷路;二極管顯示紅綠燈不亮.有可能正負(fù)極接反.或者忘記接地線。各個元器件的工作電壓是不能超過他本身的最大承受電壓的.否則很容易損壞元器件。通過這兩周的實習(xí).讓我對以往所學(xué)的知識有了更深入的了解.設(shè)計電路圖.考察的是自己對器件功能的認(rèn)識以及自己的邏輯思維能力.連接電路.考驗的是自己的耐心.而分析電路.就考察的是自己對各部分電路以及整個電路的認(rèn)識.對各部分功能的準(zhǔn)確分析。實習(xí)的過程中肯定少不了問題.通過對問題的分析研究.可以更好的認(rèn)識電路.當(dāng)然.和同學(xué)一起研究出現(xiàn)的問題.也可以學(xué)到他們分析問題的方法.可以更好的把握整個電路。總之.這次課程設(shè)計很好的體現(xiàn)了一個人分析問題和解決問題的能力。對這次實驗的總結(jié)就是一定要細心.要有耐心.更要有恒心。XX郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計成績鑒表學(xué)生姓名閆文姣班級/學(xué)號科技0904/29承擔(dān)任務(wù)實驗室〔單位電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)部所在部門電子工程學(xué)院實施時間20XX12月5日—20XX12月16日具體內(nèi)容第一周講授數(shù)字電路的設(shè)計方法及需要注意的問題；選定題目.并設(shè)計電路.完成電路設(shè)計；電路仿真；領(lǐng)取元器件.開始組裝電路；第