四路搶答器的設(shè)計.doc

西安郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計報告書院系名稱：學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：班 級：實習(xí)時間：題目：四路數(shù)字搶答器的設(shè)計一 實驗?zāi)康模?） 設(shè)計一個四路搶答器。（2） 掌握小型數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法、組裝、和調(diào)試技術(shù)，將孤立、零碎的電路及電子學(xué)知識融匯到實際產(chǎn)品中去。（3） 鞏固數(shù)字電子技術(shù)所學(xué)的理論，著重解決工程實踐的動手能力、創(chuàng)新能力和進(jìn)行綜合設(shè)計的能力。二 實驗要求（1） 搶答器同時提供4名選手參賽，分別用4個按鈕表示。搶答時長為10秒。（2） 輸入搶答信號在“搶答開始”命令后的規(guī)定時間，顯示搶答者的序號，相應(yīng)的綠燈亮。在命令開始前搶答，顯示違規(guī)者的序號，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)清零為止。（4） 參賽選手在設(shè)定時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作。顯示器上顯示選手編號和搶答時間，并保持到主持人清零為止。（5） 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效。紅燈亮，并禁止搶答。定時器上顯示0。三 使用元件器件數(shù)量器件數(shù)量74lLS1611片74LS1481片74LS751片74LS482片74LS201片74LS041片74LS001片74LS081片5551片數(shù)碼管2個電容4.7u1個電容1031個4.71個1501個電阻1004個面包板1塊導(dǎo)線若干萬用表1臺四 總體方案的設(shè)計 圖1為總體方框圖。其工作原理為：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)撥到“開始狀態(tài)，宣布搶答器開始工作。定時器倒計時。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、組號鎖存、組號顯示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人在再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。搶答電路優(yōu)先編碼電路鎖存器譯碼電路譯碼顯示主持人開關(guān)控制電路脈沖產(chǎn)生電路定時電路譯碼電路顯示電路擴(kuò)展電路主體電路 圖1五 單元電路的設(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“開始”命令下達(dá)之前發(fā)出，則搶答者犯規(guī)，輸入控制電路應(yīng)發(fā)出“搶答無效”的信號，并配合搶先信號鎖定電路使指示燈發(fā)出相應(yīng)的變化；若搶答信號是在“開始”命令下達(dá)之后發(fā)出的，則搶答有效。經(jīng)分析，我認(rèn)為可以通過控制電源開關(guān)來實現(xiàn)，判斷搶答信號是否有效。這些可以用搶先信號鎖定電路配合基本門電路和發(fā)光二極管實現(xiàn)。2. 搶答電路 參考電路如圖2所示，該電路由74LS148優(yōu)先編碼器、74LS75 D觸發(fā)器、74LS48譯碼器和數(shù)碼管組成。 該電路完成兩個功能：（1）分辨出參賽選手按鍵的先后，鎖存并顯示優(yōu)先搶答者的組號；（2）使其他選手案件操作無效。 工作過程： ，74LS148始終處于工作狀態(tài)。 , ,74LS48也始終處于工作狀態(tài)。開關(guān)S置于“清除”端時，將74LS148的I1I4開關(guān)全部置于未搶答狀態(tài)，此時I0I7均處于高電平狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于“開始”端時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手按下鍵時，（例如按下I4），74LS148的輸出經(jīng)74LS75 D觸發(fā)器鎖存后，ABC=100，經(jīng)譯碼器顯示為“4”。此外，I1I4中必有一個為0，將此信號經(jīng)過與門輸入到74LS75的E0/1,E2/3端，使觸發(fā)器處于禁止?fàn)顟B(tài)，保證了搶答者的優(yōu)先性。圖274LS148的功能真值表：輸 入輸 出STIOI1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0YEXYS1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X0111111110010011111111110174LS75的功能真值表：輸入輸出E0/1E2/3Q111010X0Q03.定時電路參考電路如圖3所示，該電路由74LS161、74LS48、74LS04、74LS20實現(xiàn)。把161做成模十的計數(shù)器，開始時置數(shù)端為0110,161的輸出端各接一個非門，就很容易的做成了模為十的倒計時器。再經(jīng)過48的譯碼，數(shù)碼管就可顯示為9，當(dāng)從0110一直循環(huán)到1111時，就完成一次循環(huán)。將1111信號過一個與非門接到161的端，即可完成計時結(jié)束后的保持為0的功能。將1111信號過一個與非門與搶答電路的反饋信號通過一個與門連接到E0/1,E2/3端，即可完成計時結(jié)束后禁止搶答的功能。開關(guān)直接連接到端，而端直接接與E0/1,E2/3端相同的信號，即可完成正常搶答后顯示時間的功能。74LS161的功能真值表：計數(shù)器輸入譯碼器輸入數(shù)碼管顯示011010019011110008100001117100101106101001015101101004110000113110100102111000011111100000圖34.脈沖電路參考電路如圖4所示， 脈沖電路主要是由555實現(xiàn)。其作用是為定是電路提供定時脈沖。圖4 注： 在實際搭電路時，兩個電容位置應(yīng)該與圖4相同，因為需要的是秒脈沖，實際只需要等待一秒即可改變。而在仿真時的掃描頻率設(shè)置的很快，而在沒改變掃軟件的描頻率的前提下，將兩電容的位置對調(diào)，即可產(chǎn)生如圖6所示脈沖，這樣可便于仿真時的觀察。圖5產(chǎn)生脈沖的波形為： 圖65.譯碼顯示電路譯碼電路將“有效”或“無效”搶答時間的搶答者的號碼用數(shù)碼管顯示出來。若正常搶答，定是電路顯示搶答時間，搶答電路顯示搶答者的號碼。若違規(guī)搶答，定是電路滅0，搶答電路顯示違規(guī)者的號碼。若超時，定是電路顯示為0，搶答電路滅0。譯碼電路用7段顯示譯碼器74LS48和數(shù)碼管實現(xiàn)。6.指示燈的顯示搶答情況 通過一個綠燈的表示搶答信號的“有效”和“無效”，通過紅燈顯示倒計時電路的計時停止與否。 六. 總系統(tǒng)電路圖（手畫設(shè)計圖附在報告后面） 總體電路圖如圖6所示：圖7七. 心得體會及分析 對于這次設(shè)計的四路搶答器，在做之前認(rèn)為很難，但是當(dāng)自己所設(shè)計出來后，才發(fā)現(xiàn)沒有想象中的那么復(fù)雜。其實就是將課本上基礎(chǔ)的和重點(diǎn)的知識運(yùn)用到了實際中。只要掌握好課本中的基本知識，了解到實驗所用器件的功能及作用，就能很好的完成這次課程設(shè)計。在對所需知識掌握的前提下，還要有一定的實踐能力。例如：（1）對于課本上的各個器件的管腳的作用很熟悉，但是對實際的器件的管腳沒法與之對應(yīng)，很容易對所搭建的電路造成影響。是與仿真或理論上的到的結(jié)果不相符。（2）在設(shè)計定是電路時，首先我沒有用輸出端Q去控制反饋，而是用了CO端，導(dǎo)致了置數(shù)沒法置入，使我了解到要完全將理論勇于實踐的困難。（2）在連接前要規(guī)劃好芯片的安裝位置，否則很容易在連線的過程中出現(xiàn)困難。我的電路就是由于有一部分器件的位置離得太近，造成沒法連線，以致多用器件。（3）在連接接電源是時，最好再次檢查一下電路，我在二次檢查時，就發(fā)現(xiàn)好幾條線的連接是錯誤的。如果線路連接錯誤，就會造成實驗結(jié)果錯誤或者沒顯示，甚至燒壞器件。 再通過這兩周的設(shè)計實習(xí)，使我懂得了怎樣將課本上的知識運(yùn)用到實際中。是我在鞏固了課本上知識之外還提高了自己分析問題及解決問題的能力。在不懂時，通過與同學(xué)的的交流，使我在設(shè)計過程中的效率提高了，防止了走入一些誤區(qū)所耗費(fèi)的時間。使我了解到合作的重要性。總之，這次的實習(xí)使我受益匪淺。在獨(dú)自摸索時間的過程中，加強(qiáng)了我理論聯(lián)系實際的能力。增強(qiáng)了我的自信心。使我了解到，在面對一些問題時，不能聽別人說困難就知難而退，要做相信自己有將掌握的知識運(yùn)用到實際中的能力。 附錄（參考文獻(xiàn)）：數(shù)字電路邏輯設(shè)計 王毓銀 主編 高等教育出版社數(shù)字課程邏輯設(shè)計 師亞莉 戢小量 編西安郵電學(xué)院出版數(shù)字電路與EDA實踐教程 唐小華 主編 科學(xué)出版社