数电.docx
《数电.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数电.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
数电
前言
为了适应现代电子技术飞速发展的需要，更好的培养出21世纪的应用型人才，每个高校都开设的《数字电子技术基础》这门课程。
判断一名21世纪的大学生是否符合应用型人才的标准，数字电子技术的实际应用能力也在其中起到了举足轻重的地位！
随着社会不断的发展，电子技术也的到了飞速的发展，各中电子产品的质量也的到了质的突飞猛进。
其中的抢答器也由以前的简单、功能单一的电路，变为现在复杂、实现功能多的电子产品。
本次数电课程设计的编写是以实际动手研究为主线，以科学研究所研究到的所应用的的实际技术为主要内容。
培养学生掌握电子技术的科学规律、技术，测量技术等研究方法使其具有独立动手研究的能力，以变在未来的工作中开拓创新。
抢答器是一种能使任何比赛及竞争性的游戏体现公平、公正的电子装备。
在比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。
同时还应设计记分、犯规和奖惩记录等多种功能。
为了全面运用科学动手研究的技术方法，在加强的直接动手方法的同时，力求让学生在短时间里得以掌握先进科学技术：
如本设计中所使用到的EWB，Protel99等技术手段，新工具。
也培养了自己理论联系实际、设计电路的能力及正确的的处理数据、分析。
由于时间仓促及个人水平有限，文档内容难免有错，敬请各位提出批评并指正。
目录
第一章设计目的……………………………………………...…1页
第二章设计要求……………………………………………...…1页
第三章总体设计方案及原理框图…………………
第四章各单元电路的功能………………………………………
第五章原理图……………………………………………..
第六章元器件清单……………………………………………..
正文
第一章设计目的
1﹑掌握抢答器的工作原理及电路组成
2﹑测验集成电路及芯片的逻辑功能
3﹑利用定时八路抢答器完成要举行的竞赛
第二章设计要求
1、抢答器同时供八名选手或八个代表队比赛，分别用八个按钮S0~S7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、强打起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，同时扬声器发出报警声响提示。
选手抢答器实行优先锁存优先抢答选手的编号一直保存到主持人将系统清零为止。
4、强打起具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人控制（设定30S）。
当主持人启动“开始”键后定时器进行减数计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5S左右。
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，显示器上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
6、如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止答题，定时器上显示“00”。
第三章总体设计方案及原理框图
数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。
通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。
总体设计框图如下：
图3.1
第四章各单元电路的功能
1、七段数码显示管
常见的七段数字显示器有半导体数码显示器LED和液晶显示器LCD。
七段半导体数码显示器由七个字段组合而成，利用七段发光二极管的不同组合，可分别显示出0~9十个数字。
发光二极管数码显示的内部接法有两种，共阳接法和共阴接法，七段数码管输出低电平有效，需选用共阴极接法的数码显示器；译码器输出高电平有效时，则需选用共阴接法的数码显示器。
半导体数码显示器的优点是：
工作电压较低，体积小，寿命长，工作可靠性高，响应速度快，亮度高。
它的主要缺点是工作电流大，每个字段的工作电流约为10mA。
如下图为的逻辑功能示意图：
D,C,B,A为输入端，输入为8421BCD码BI非为消隐控制端，Ya~Yg为输出端，高电平1有效，其功能表如下：
输入
输出
数字显示
非BI
D
C
B
A
Ya
Yb
Yc
Yd
Ye
Yf
Yg
0
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
6
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
8
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
9
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
图4.1
图4.2图4.3
2、74LS48芯片
图4.4
图4.5
续图4.5
74LS48是BCD-7段数码管译码器/驱动器，74LS48的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码，可以直接把数字转换为数码管的显示数字，
3、74LS279芯片
图4.6
5、74LS121芯片
74LS121芯片是一种常用的非重触发单稳态触发器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统之中，这个集成电路采用了施密特触发输入结构，这使得74LS121的抗干扰能力大大的加强。
下面是74LS121芯片管脚图和逻辑符号：
图4.7
图4.8
6、74LS192芯片
74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能
图4.9
图中：
为置数端，
为加计数端，
为减计数端，
为非同步进位输出端，
为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，
为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
其功能表如下：
输入
输出
MR
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
×
×
d
c
b
a
d
c
b
a
0
1
1
×
×
×
×
加计数
图4.10
7、555定时器
图4.11555定时器逻辑图
555芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。
它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
第五章原理图
第六章元器件清单
序号
原器件名称
规格型号
数量
1
优先编码器
74LS148
1
2
数码管译码驱动器
74LS48
3
3
数码管
BS201
3
4
定时器
CC7555
1
5
可逆计数器
CT74LS192
2
6
锁存器
CT74LS279
1
7
单稳态触发器
CT74LS121
1
8
扬声器
1
9
发光二极管
2
10
开关
10
图6.1
总结
此是用74ls系列作的八路抢答器：
比赛前，将参赛组从0至7编号，每组发给对应的一个发射器。
将接收器放于各组中央或前方。
主持人按一下启动键后，抢答开始。
此后，哪一组最先按下发射器上的抢答键，接收器就立即显示该组的组号并锁定，锁定好设计方向，以免浪费时间，多费周折。
甚至南辕北辙，难以到达目的地。
因此，选；题时一定要考虑好了。
本八路抢答器为比赛主持人准备了按钮和显示灯，以便确认是否有人抢答。
当主持人按下开始键时开始计时，三十秒内有人抢答，抢答器应优先所存第一个抢答者，并显示其数码。
确定好所有要求后参考许多相关的资料，并从网络上下载原理图。
在设计中又参考了以前讲过的四路抢答器的原理图，有了基本的思路。
查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料室去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。
总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。
通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，就像人们常说的温故而知新嘛，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在此要感谢我的指导老师，感谢老师给我这样的机会锻炼。
在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。
虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。
参考文献
【1】毛期俭主编：
数电电路与逻辑设计实验及应用.北京:
人民邮电出版社.2006
【2】李焕英主编：
数字电路与逻辑设计实训教程.北京:
科学出版社.2005
【3】清华大学电子学教研组编，童诗白主编：
《模拟电子技术基础》（第二版）【M】，北京，高等教育出版社，1988年。
【4】．华中工学院电子学教研室编，康华光主编：
《电子基础》数字部分（第四版）【M】，北京，高等教育出版社，1988年。
【5】．阎石主编：
《数字电子电路》【M】，北京，高等教育出版社，1997年。
【6】．谢自美主编：
《电子线路设计.实验.测试》（第三版）【M】，武昌，华中科技大学出版社，2005
【7】王延才主编：
电子技术实训.北京：
高等教育出版社，2003
【8】陈梓城主编：
电子技术实训，北京：
机械工业出版社，1999
【9】郭永贞主编：
电子实习教程，北京：
机械工业出版社，2002
【10】吴汉生主编：
电子设备结构与工艺，北京：
北京理工大学出版社，1995
【11】毕满主编：
清电子技术实验与课程设计，北京：
机械工业出版社，2000
【12】邓木生主编：
电子技能训练，北京：
机械工业出版社，2002
【13】樊会灵主编：
电子产品工艺，北京：
高等教育出版社，20006
【14】曾建唐主编：
电工电子技术基础实践教程，北京：
高等教育出版社
【15】．清华大学电子学教研组编，童诗白主编：
《模拟电子技术基础》（第二版）【M】，北京，高等教育出版社，1988年。
【16】．华中工学院电子学教研室编，康华光主编：
《电子基础》数字部分（第四版）【M】，北京，高等教育出版社，1988年。
【17】．阎石主编：
《数字电子电路》【M】，北京，高等教育出版社，1997年。
【18】．谢自美主编：
《电子线路设计.实验.测试》（第三版）【M】，武昌，华中科技大学出版社，2005
升级会员 