西安邮电大学数字电路课程设计抢答器.docx
《西安邮电大学数字电路课程设计抢答器.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《西安邮电大学数字电路课程设计抢答器.docx(10页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
西安邮电大学数字电路课程设计抢答器
西安邮电学院
数字电路课程设计报告书
——数字抢答器
学院名称
:
电子工程学院
学生姓名
:
8888
专业名称
:
电子信息工程
班级
:
电子8888班
实习时间
:
12月10日~12月21日
一.题目:
数字抢答器
二.任务和要求:
数字抢答器允许在规定的时间内进行抢答,可以数字显示抢答者的序号,并配有相应的灯光指示.对犯规的抢答者,除用灯光报警外,还应显示出犯规者的序号,若规定抢答时间已过,要求告示任何输入的抢答信号君无效,除非重新下达抢答命令.
1.此抢答器要求有四路,抢答后其余人抢答无效;
2.抢答时间为10秒,在此期间内的抢答视为有效,并用灯指示;
3.抢答开始前及计时结束后抢答无效,并用灯指示。
三.总体方案的选择:
四.单元电路的设计
1. 时钟电路
时钟电路采用555产生1Hz的脉冲信号,电路图如下:
2. 抢答锁存电路:
在这一部分,最主要的是锁存电路,锁存电路主要由75来实现,当74LS75的4,13号管角的信号为“0”时,它将保持原来的状态,拒绝之后接收到的任何输入信号,如此即可实现锁存。
74LS75真值表:
1C2C
3C4C
Q
1
1
1
0
X
0
X
0
Qn
当有一组队员按下开关后,Q1’,Q2’,Q3’,Q4’中有一个信号为1,则它们四个通过与非门后的信号为1,在通过非门后,它变为0,送到75的1C2C,3C4C端口,保持状态不变,实现锁存功能。
译码电路:
当某个队员正常抢答上以后,要显示他的编码号,必须把该信号转换为二进制代码。
其关系为:
Q1
Q2
Q3
Q4
A
B
C
D
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
由上真值表知:
;
; C=Q4; D=0;
综上可得到抢答锁存电路的电路图
3.计时电路:
计时电路采用161芯片,产生10秒的倒计时
161功能表如下:
状态转移图如下:
计时到0后,由主持人电路产生置数信号,使161载入初值0110.
电路图如下:
4.计数器的译码显示电路:
两片74LS48的译码电路相同,连接图如下:
5.控制电路
控制电路输入主持人电路的RESET,START信号,抢答器电路产生的S信号,计时器产生的T信号,输出各复位和使能信号。
电路图如下:
6.状态电路
状态电路用绿色发光二极管表示抢答有效,红色表示抢答无效。
A.当抢答开始并且及时未到0,抢答有效,绿灯亮
逻辑表达式为:
F=START*T*S.
电路图如下:
B.当抢答未开时或计时已结束,抢答无效,红灯亮。
逻辑表达式为:
F=
电路图如下:
7.总体电路图
将个部分电路连好,得到下图:
8.心得体会:
在实习的过程中遇到的问题相当多,但问题主要体现在以下这几方面:
(1)逻辑问题:
主要是因为对电路的设计不够全面,但只要做好前期工作(画出功能表、真值表并进行仿真)一般可以避免。
(2)连线过程中的问题:
如短路问题,串线问题。
对于短路问题通常用以下方法就可以解决:
A用万用表测量相对应的管脚是否连通;B用万用表测量管脚电压是否正常;如:
我们接入5v电压后电路中每一元件的逻辑0应在0.5v以下,逻辑1应在3v以上;如果发现电压不合逻辑即可能出现短路问题。
对于串线问题通常用以下方法就可以解决:
A仔细对照连线图与实际电路,查找连线中是否有不应有的节点;在实际连线中我们经常因在线路板中插错行、列而引发串线问题。
B用万用表测量管脚电压是否正常;如果发现电压不合逻辑即有可能出现串线问题。
C可以通过电路反映出的现象推出串线的位置。
(3)布局问题:
布局都于此次实习也是相当重要的,在做完脉冲电路、控制及显示电路后发现自己的布局很糟——计数电路剩余的地方太小了,从而后面的连线看起来相当混乱。
(4)芯片问题与面包板接触问题:
一般在排除以上问题后可能就是芯片问题与面包板接触问题——一般是因为面包板接触不良或芯片已坏导致;如在连CP电路时经检查线路,逻辑都无错误时我怀疑是芯片有问题,于是戟老师给了我好几片555让我检查,在给的四片芯片中只有一片可以产生正常的脉冲。
经分析问题很可能是因为只有那一片芯片的“脚”与面包板接触良好,因为其它的芯片在其它面包板上可以产生正常的脉冲(在其它模块中也遇到了类似的问题)——对于这样的问题我一般会在相应的洞洞添上细铜丝,在对芯片的管脚做相应的“处理”就行。
当然在实习的过程中也遇到芯片坏了的问题——只须换一块好的芯片就解决了。
通过一周多的课程设计,我不仅加深了对数字电路知识的理解,而且学会了硬件电路的设计,仿真和检测的基本方法。
一直以来,不论是学习CPLD还是单片机,我都是通过软件编程来实现需要的功能,直到这次课程设计,我才体会到硬件设计远比软件编程复杂的多。
刚开始设计的时候,一头雾水,不知道该从哪下手。
不了解芯片的管脚定义,不知道芯片的驱动电压,不会设计芯片的外围电路,使设计陷入了僵局。
通过上网查资料,一次又一次尝试,慢慢在软件上把电路搭起来。
可是从软件仿真到硬件实现仍然不易。
软件仿真毕竟是理想情况下的试验,而实际中会有各种各样的意外情况,例如电压不稳,元件性能不一等等都会影响最后的结果。
通过这次设计实习,让我真正理解了书本上知识,也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用,理论联系实践,相互关系。
通过此次设计,我对理论知识的学习有了很大的兴趣,现在我可以主动的去学习,我明白自己该学习那个方面,重点是什么。
我也掌握的了在理论中遇到问题,应该怎样去解决,在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。
9.参考文献:
《数字电路课程设计》 清华大学出版社
《数字电路实验》 电子工业出版社
《数字电路逻辑设计》(第三版) 高等教育出版社
《数字电子技术基础》 陕西师范大学出版社
《数字电子技术基础》(第二版)高等教育出版社
西安邮电学院电子工程学院课程设计过程考核表
学生姓名
班级/序号
承担任务实验室(单位)
所在部门
实施时间
2011年6月6日—2011年6月18日
具体内容
第一周
周一:
听老师讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题;
周二:
选定题目,并设计电路,完成电路设计;
周三:
电路仿真;
周四:
领取元器件,开始组装电路;
周五:
组装电路;
第二周
周一:
组装电路;
周二:
老师验收电路;
周三:
写实验报告;
周四:
写实验报告;
周五:
实验总结;
……
指导教师(师傅)姓名
范瑾
职务或职称
助教
指导教师(师傅)
对学生的评价
学习态度
□认真□一般□不认真
学习纪律
□全勤□偶尔缺勤□经常缺勤
实践能力
□很强□一般□较差
指导教师(师傅)对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见
指导教师(师傅)签字
年月日
西安邮电学院电子工程学院课程设计成绩鉴定表
学生姓名
班级/学号
进行时间
2011年6月6日—2011年6月18日
成绩鉴定
学习内容(20分)
与教学任务计划结合程度(10分)
与专业培养结合程度(6分)
其它(4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
(60分)
报告内容与实践过程紧密结合(15分)
报告内容与教学计划内容紧密结合(15分)
报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数30分)
评阅教师姓名
范瑾
职称
助教
成绩
评语
评阅教师签字
年月日