数字抢答器设计.docx

1、数字抢答器设计西安邮电学院数字电路课程设计报告书数字抢答器题目：抢答器的设计一 实验目的1、掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。2、熟悉数字集成电路的设计和使用方法。3、掌握小型数字系统的设计方法、组装、和调试技术，将孤立、零 碎的电路及电子学知识融汇到实际产品中去。4、巩固数字电子技术所学的理论，着重解决工程实践的动手能力、创新能力和进行综合设计的能力二实验要求1. 抢答器同时供4名选手抢答，分别用4个按钮DI D 4表示。2. 设置一个系统清除和抢答控制开关 S,该开关由主持人控制。3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号， 并在LED数码管上显示，选手

2、抢答实行优先锁存，优先抢答选手的 编号一直保持到主持人将系统清除为止。4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如10秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行计时（09）。5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答， 抢答有效，定时器停止工作， 显示器上显示选手的编号和抢答的时间，绿灯亮，并保持到主持人将 系统清除为止。6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，禁止抢答，定时 显示器上显示9,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符，且红 灯亮。7. 在主持人未启动“开始”键前，如有抢答者则其对应的红灯亮，同时 数码管显示其号码。8选做功能：要求不仅要显示组号，还要显示抢答的次序

3、。三使用元件所用器材如下图所示：-H- l_L 心片数量-H- l_L 心片数量555一片74LS161一片74LS75一片74LS32一片74LS48两片74LS20一片74L04一片数码管两个74L08一片发光二极管2个电容:0.01uf一个电阻5个电容：4.7uf一个面包板一块四总体方案的设计如图所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人开关 开始时接地处于禁止状态，编号显示器灭灯，开关灯灭，定时器显示 设定时间；主持人将开关置“开始端，宣布开始，开关灯亮，抢 答器工作，同时定时器倒计时。选手犯规提前抢答时，抢答器完成： 编号锁存、编号显示以及对应红灯亮。选手在定时时间内抢答时，

4、抢 答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时 器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由 主持人再次将开关接地并重新复位。数字抢答器框图:五单元电路的设计1、输入控制电路：此电路要求能够区分抢答者是否违规：若输入的抢答信号是在“抢 答开始”命令下达之前发出，则该抢答者犯规，输入控制电路应发出“抢 答无效”信号，并配合抢先信号锁定电路使抢答者所在组对应的指示灯 亮；若抢答信号是在“抢答开始”命令下达之后发出，则抢答有效。经 过分析，我认为主持人控制可以用控制电源开关来实现， 判断抢答信号 是否有效可以用抢先信号锁定电路配合基本的与非门和发光二极管来 实现。2

5、、脉冲产生电路产生脉冲的波型为SW -SPDT3、编码电路:用8线-三线优先编码器（即芯片74148）来实现。经过本人分析， 并结合74148的功能表可知，当74LS75的输出端Q1 , Q2 , Q3 , Q4分别接74148的6，5，4，3输入端时，则经过七段显示译码 器后，最终输出将为1，2, 3, 4。4、译码显示电路：译码电路把“有效”或“无效”抢答的抢答者小组序号用数码管 显示出来。若超出答题时间，译码器将会一直显示为 7,此时再抢 答也不会起作用。译码电路用七段显示译码器 74LS48和数码管实 现。只要将各个管脚对应到连接起来，就能正确到显示计时、犯规和抢答者的序号。其真值表及

6、逻辑电路图分别如图 5和图6:输入输出显示字符D3D2D1D0abcdefg00001111110000010110000100101101101200111111001301000110011401011011011501100011111601111110I IQ0Q0071000 1J5671U819 1A118100121 1121010119图5 74LS48真值表U67121312111091514AQABQE-CQCDQDBI/RBOQE*RBIQFLTqG74LS486A5、 用一片74LS161 74LS04译码器74LS48做成。把161做成模十计数器，开始时置数端为011

7、0, 161的输出端各接一个非门，就做成 了倒计时计数器，再经过48译码，数码管显示9,当从0110一直循 环到1111，完成一次循环后，当它再变成 0000时，非门输出的结果 是1111，这时4个信号接入一个与非门出来接到161的CTt端，完成 保持功能，主持人开关直接接到161的LD端，而161的CTp端接的是 74ls148的YeX端，161非完的输出信号接入74IS48并接数码显示管， 当有人在规定时间内抢答时，CTp变0, 161输出保持，数码显示管锁 定时间，当有人提前抢答时，因为这时LD端为0,所以161输出处 于锁定状态，对计时没有影响，当10秒后无人抢答时，CTt端为0, 1

8、61又处于锁定状态，时间不变，四与非门的输出信号是和前面说过 的YX的非相与接入抢答电路部分的 74IS48的RBO端，10秒后无人抢答时，抢答电路的74IS48停止工作，数码显示管显示 0,直到主 持人重新开始重置和开始。74LS161功能真值表:计数器输入译码器输入数码管的示数011010019011110008100001117100101106101001015101101004110000113110100102111000011111100000计时电路图：6、 时序控制电路：由74LS148编码器，74LS75D触发器，74LS48译码器和数码管组成7、 抢答、锁存：电路图的逻辑

9、功能测试:由上述所有设计思路结合图 7,我在电脑上用仿真系统软件对电路进行了调 试，最终调试成功。功能都符合要求。而且我在面包板上接的电路也调试成功， 各项基本功能都很完整。调试过程如下所示: 功能测试一：有效抢答测试在主持人控制端接高电平后74LS75中D1接高电平，即在主持人发出“抢答开始”命令后的第10秒钟，第一组有人抢答，左边电路显示抢答者组号 1,同时绿灯亮，显示抢答有效，此时2号选手虽然也按下开关，但其数码管并不显示数功能测试二：无人抢答测试在主持人控制端接高电平后计时电路计到第 10秒后74LS75中D4接高电平, 即第四组有人在10秒后抢答。此时视为无效抢答。此时下边电路显示无

10、用字符 7，同时红灯亮，显示为无效抢答。功能测试三：违规抢答测试主持人还没按下开关，选手就开始抢答时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：1 主持人将控制开关打开后，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态2 当参赛选手按动抢答键时，抢答电路和定时电路停止工作。3 当设定的抢答时间到，无人抢答时，同时抢答电路和定时电路停止工作，且数码管计时为零，且红灯亮。SV2 SW-SPDTSW-SPDTU12SW3D0Q0QCD1Q1Q1D2Q2D3Q2Q3E0/1E2/3_I7U62AQA1BQE2CQCDonBI/RBOQERBIQFLTQGU?0 A(1A2A：34GS567EIEO13

11、4SW-SPDT11774LS7516-T5141074LS4813121110912131234741489 7SW1六总系统电路图（附后面）U11C50.1uR3150kR C QVDCCVU8C14.7ufDNTR g TH555SW1U56U27404U374LS08D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3RCCENPENTCLKLOADMR121117404A7404U1216D0Q0Q0D1Q1Q1D2Q2Q2D3Q3Q3-E0/1-E2/3U997404 I U627126453A QAB QEC QCD QDBI/RBO QE RBI QFLT74LS48i U4674LS21CQCD

12、QDBI/RBOQERBIQIFLTQG12SW1SW-SP?:A974LS32U1234SW114.7k41SV2 SW-SPDTSW-SPDTSW-SPD740431U131461274LS16145U?:A7102456713411514109874LS7574LS323A74LS08U8912U56774047404U6713A1B261U4U3574LS48674LS20SW-SIDTU56577012134EI74148567D2LED-RU32-74LS32QAQBD1LED-B.L11g24U? 74LS08血.99151413121110915.14U1234SW11七心得体

13、会及分析在这次数字电路课程设计中，我充分地把数电理论知识应用于 实际，感觉收获颇多。经过翻阅和查找大量有关抢答器这方面的资料 后才初步画出了各部分的电路图，经过之后的仿真和修改最终设计出了自己感觉还比较满意的整体图设计好的电路图要简单， 可行性高， 这样便于在面包办上连接电 路。连接电路前应先设置好每个芯片的位置，尽量使布线简单清楚， 不能跳线， 这样有便于检查问题。 插板前要先测试所用元器件是否有 损坏的，否则连接好的电路将达不到所需结果并且一旦出现问题就很 难找出问题所在。例如，数码管本身坏了而使得显示的结果是错的； 由于面包板的质量不好有时会使得电路短路或断路 ; 二极管显示红绿 灯不亮

14、，有可能正负极接反，或者忘记接地线。各个元器件的工作电 压是不能超过他本身的最大承受电压的，否则很容易损坏元器件。这两周的实习， 让我对以往所学的知识有了更深入的了解， 设计 电路图，考察的是自己对器件功能的认识以及自己的逻辑思维能力， 连接电路，考验的是自己的耐心，而分析电路，就考察的是自己对各 部分电路以及整个电路的认识， 对各部分功能的准确分析。 实习的过 程中肯定少不了问题，通过对问题的分析研究， 可以更好的认识电路， 当然，和同学一起研究出现的问题， 也可以学到他们分析问题的方法， 可以更好的把握整个电路。 总之，这次课程设计很好的体现了一个人 分析问题和解决问题的能力。附录（参考文

15、献）：王毓银主编数字电路逻辑设计 （第三版）高等教育出版社西安邮电学院 数字电路课程设计 成绩鉴定表学生姓名班级/学号承担任务实验室（单位）电路与电子技术基础教学部所在部门电子工程学院实施时间2011年12月19日一2011年12月30日具体内容第一周讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完 成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；第二周组装电路；老师验收电路；写实验报告；实验总结；成绩鉴定学习内容（40 分）基本功能完成情况（25分）扩展功能完成情况（10分）其它（5分）接受单位评价（20 分）实践能力（10分）学习态度（6分）学习纪律（4分）报告鉴定（40 分）报告内容与实践过程紧密结合（20分）报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数 20分）评阅教师姓名张春茗职称 讲师 成绩评语评阅教师签字年 月 日