八路抢答器课程设计报告.docx

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八路抢答器课程设计报告

电子电路课程设计报告

院、系：

信息工程学院

专业：

电子信息工程

学号：

201215418

姓名：

XXX

同组人：

XXX

指导教师：

XXXXXXXXX

2014年7月3日

1．课程设计的内容……………………………………………3

1.1设计题目……………………………………………3

1.2设计目的……………………………………………3

1.3设计要求……………………………………………3

1.4设计原理……………………………………………3

1.5设计思路……………………………………………3

2．课程设计所用器件及proteus仿真………………………9

2.1电路原理……………………………………………9

2.2proteus仿真…………………………………………10

3．制成电路板…………………………………………………11

4．实验过程中遇到的问题及解决办法………………………12

5．设计总计及心得……………………………………………12

5.1设计总结……………………………………………12

5.2心得体会……………………………………………13

参考文献……………………………………………………14

1．课程设计的内容

1.1设计题目：

八路抢答器

1.2设计目的：

通过课程设计，对数字逻辑的基本内容有进一步的了解，特别是时序逻辑电路的设计。

能把这学期学到的数字逻辑理论知识进行实践，操作。

在提高动手能力的同时对常用的集成芯片有一定的了解，在电路设计方面有感性的认识。

而且在进行电路设计的时候遇到问题，通过思考有利于提高解决问题的能力。

在经过课程设计后，更明白数字逻辑电路设计的一般方法，以及在遇到困难怎么排除问题。

1.3设计要求：

我们选择的课程任务是设计一个8位数字抢答器。

设计要求包括：

  1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S1 ~ S8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. 抢答器具有锁存显示和倒计时功能。

即主持人按下开始按钮，倒计时开始计数，选手按动按钮，锁存相应的编号，同时扬声器发出短暂的声响并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止，计数暂停。

1.4设计原理：

抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，竞赛者可以分为若干组，抢答时各组对主持人提出的问题要在规定时间内且最短的时间内做出判断，并按下抢答按键回答问题。

当第一个人按下按键后，则在显示器上显示该组的号码，同时电路将其他各组按键封锁，使其不起作用。

回答完问题后，由主持人将所有按键恢复，重新开始下一轮抢答。

因此要完成抢答器的逻辑功能，该电路至少应包括输入开关、数字显示、判别组控制、组号锁存以及倒计时等部分。

1.5设计思路：

（1）抢答电路模块

抢答电路模块主要是选手按下按钮后，保存最先按下按钮的号码，并进行锁存，切将其编号通过译码显示电路显示出来。

根据此功能，我选用了74LS373八D锁存器、74LS147优先编码器、74LS48译码器和八段数码管来实现这些功能。

74LS373引脚图

74LS373功能表

（74LS147真值表及引脚图）

74LS48引脚图

74LS48真值表

（2）倒计时电路模块

倒计时电路功能主要是当主持人按下开关后，计数器开始以预置的数递减，当数字减为0时，蜂鸣器开始报警，抢答结束，等待开始下一轮抢答，因此实现此功能，需要用555定时器组成多谐振荡器、74LS192十进制加/减计数器以及译码显示电路。

首先要用555定时器组成多谐振荡器以产生1秒的脉冲信号。

因为周期为一秒，所以频率是1赫兹。

图中电容的充放电时间分别是：

 t1=RB×C×ln2≈0.7RB×C      t2=（RA+RB）×C×ln2≈0.7（RA+RB）C  所以555的3端输出的频率为：

 f=1/（t1+t2）≈1.43/[（2RA+RB）C]  

我们采用的电阻和电容值分别是：

RA=47KΩ，R2=47KΩ，C1=10uf,满足上式，即得到的是秒脉冲。

为了得到更精确的秒冒充，又在两电阻间加一2K的滑动变阻器用于调节电阻值。

P0、P1、P2、P3——置数并行数据输入；

 Q0、Q1、Q2、Q3——计数数据输出； 

CR——清零端；

 LD——置数端； 

CPu ——加法计数CP输入； 

CPd ——减法计数CP输入；

 CO——进位输出端；

 BO——借位输出端。

74LS192引脚图以及功能表

由以上原件，，加之门电路组成的电路如下图

2．电路原理及proteus仿真

2.1电路原理

主持人按下开始按钮后，192的PL端变为低电平，计数器开始工作，555定时器产生一个1秒的脉冲信号，送给192的DN端，使计数器倒计时，通过译码显示电路将数字显示出来。

此时，如果有选手按下按钮，则373将对应的号码出入为低电平，通过吧输入与非门后变为高电平，使得蜂鸣器发声。

同时通过下面的一些门电路，是的LE变为低电平，是8D锁存器锁住，这是其他选手再按下按钮后不再显示，8D锁存器输出的低电平传给147编码器后编为对应的二进制数，再通过译码显示电路显示选手编号。

如果在规定的时间内，没有选手抢答，则192计数减为0时，TCD端变为低电平，传给前面的三输入与门，使得DN端始终未低电平，计数停止，并且是蜂鸣器持续发出声音报警。

2.2proteus仿真

主持人按下开关，计数器开始从9递减。

参赛人4号按下抢答

选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止，且计数器停在5不再递减。

3.制成电路板

通过实验原理图进行实物焊接，焊接时能深刻体会到焊接工艺的重要性：

各个芯片的引脚功能不能混淆，必须了解各个芯片的使用方法，内部结构以及使用时的注意事项，该接电源的一定要接电源，该接地的一定要接地，且不能有悬空。

同时在电路板上要预先确定电源的正负端，便于区分及焊接。

正确焊接各芯片个管脚连接必须查阅各种资料并记录，以确保在焊接过程和调试过程中芯片不被烧坏，同时确保整个电路的正确性。

在焊接完后每块芯片都用万用表检测，看是否有短接等，还有焊接时要尽量使布线规范清晰明了，这样才有利于在调试过程中检查电路

4.实验过程中遇到的问题及解决办法

（1）抢答电路模块不能锁存

在完成电路焊接之后，进行测试。

发现，电路可以显示选手按下的编号，但是不能进行锁存。

通过逐个检查连线后，发现连线并没有错误。

然后开始测试每个元件的电平有没有错误。

 最后发现，当给与门一个低电平后，理论上应该输出一个低电平，但是实际测试却出现了介于高电平和低电平之间的电平。

由于LE不是低电平，使得8D锁存器并不能进行锁存。

于是判断为与门芯片出现问题。

（2）计数器无法倒计时 

测试倒计时模块时，发现数码管只是停留在9，而不递减。

在确认所有连线没有错误后，预测可能是555定时器的问题。

于是，我们开始测试555定时器的电平。

发现定时器的输出端口一直保持在高电平，并不产生1秒的脉冲信号。

于是决定重新焊接一块多谐振荡器电路，但是再测试还是出现了同样的问题。

之后再测试其他元件的电平都没有问题，于是判定为555定时器出现问题，由于芯片数量有限，不足以再焊接电路，于是只能放弃芯片问题。

（3）电路电平不稳定

由于焊接抢答器电路的时候没有焊接经验，焊接的电路比较乱，使得有些连线可能不稳定，实际测试的时候也是，好多次同样的电路测试结果却不一样，元件接口接触不良。

由于时间有限，工作量又比较大，就没有再重新焊接一块。

5.设计总结及心得

5.1设计总结：

本次电子课程设计实习将理论与实践有机地结合，既考查了同学对理论知识的掌握程度，由反映了实际动手能力，更主要的是考查了同学对知识的综合运用以及创新设计思维能力，为今后的发展提供了一次良好的学习环境。

针对课设题目八路抢答器，一开始还没有头绪，不会运用所学知识进行有效设计，但通过上网查阅各种类似的设计，去图书馆翻阅相关设计书籍，查阅所提供的芯片功能，确定基本设计方案，又通过仿真验证试验方案的可实行性，虽说比较烦杂但却对设计一个电路有了基本的经验。

同时也使我们自己认识到：

A、设计思路是整个设计的灵魂 

拿下每个课题能有一个非常清晰的设计思路是至关重要的。

只有对课题的充分理解，对各种器件的熟练掌握，勾画出基本的设计图是成功的关键，，必须多花时间在设计上才能为后续工作提供更扎实的基础。

翻阅各种资料，上网查询填补所需知识的空白是必要的。

B、焊接制作必须精益求精 

焊接必须精益求精，一丝不苟，一点的差错都可能导致实验结果错误，因此必须准确无误还要工整，这样才能在调试中能比较轻松进行，也是整个电路可看性更好。

5.2心得体会：

通过此次课程设计，使我们更加扎实的掌握了有关电子电路设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

电子电路课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我们许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

同时，设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

参考书目：

［1］丘关源，《电路》，高等教育出版社，2004年

［2］阎石，《数字电子技术基础》，高等教育出版社，2005年