数字电路说明书Word文档下载推荐.docx
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抢答器；
设计；
稳定；
再次
三、设计内容及设计要求：
1、设计一个8路智力竞赛抢答器地电路，满足一下要求。
A、给节目主持人设置一个控制来关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）及抢答的开始。
B、抢答开始后，当有某一选手首先按下抢答按钮时，选手编号立即被存锁，编号数码管显示选手编号，并发出报警声响，此时抢答器不再接收其它输入信息。
优先抢答选手的编号一直保持到节目主持人将系统清零为止。
C、抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答时间由节目主持人设定（如30秒）。
当节目主持人启动开始建后，要求定时器立即进行显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5秒左右。
D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刻的时间，并保持到节目主持人将系统清零为止。
如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00.
2、抢答器最多可供8名选手参赛，编号为1〜8号，各队分别用一个按钮
（分别为S0〜S7）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关S,该开关由主
持人控制。
3、抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED数码管显示出来，只能由主持人进行清零。
4、开关S作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关S被按下时
抢答电路清零，松开后则允许抢答。
输入抢答信号由抢答按钮开关So〜S7实现。
四、试验器件清单：
本设计所用的实验器材如下表所示
表1实验器材
名称
型号
数量
备注
集成电路
74LS00
3
代替74LS279
74LS148
1
74LS48
电阻
10KQ
9
5100
二极管
FG111050
七段数码管
共阴极
导线
若干
面包板
2
+6V直流电源
按钮开关
五、设计的系统方案:
1、构思抢答器需要达到的功能并结合自身的能力，列出了如图所示的总体框架图。
2、具体设计方案如下：
1接通电源后，主持人将开关拨到"
清除"
状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器和指示灯灭灯，等主持人将开关置“开始”位置后，抢答器处于等待状态，此时可以进行抢答。
2抢答器完成：
优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上。
3如果再次抢答必须由主持人操作"
和"
开始"
状态的开关，即需要主持人清零。
六、电路的工作原理
1、开关阵列电路
该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S0-S7的代号分别是8、1、2、L67,即抢答着的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）。
开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；
当松开开关时，开关自动弹出断开。
工、八|*0以
图2抢答的开关
2、触发锁存电路
当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息。
同时为了防止其它开关随后触发而产生紊乱，让最先产生的输出电
平返回来将触发锁存器的电路锁定。
若有多个开关同时按下时，贝恠它们之间存在着随机竞争的问题，结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到
了优先判断的效果。
因为在完成本设计的时，实验室不能提供现成的锁存器（集成电路
74LS279）则结合所学的理论知识，用集成电路74LS00自制成了锁存器，代替了他（集成电路74LS279）的功能。
其连线如图3所示。
图3由74LS00组成的锁存器
3、数码显示器
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管。
本设计提供的为LED数码管，如图4所示。
它显示最先抢答者的相应的代号，方便主持人宣布最先抢答者。
图4LED显示器
4、电路工作原理
该电路完成两个功能：
一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；
二是禁止其他选手按键操作无效。
具体的组成及工作原理如图5所示。
工作过程：
开关S置于“清除”端时，RS触发器的R端均为0,5个触发器输出置0,使74LS148的ST=0,使之处于工作状态。
当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5）,74LS148的
输出Y2Y1Y0=010,Yex=0,经RS锁存后,2Q=1,Bl=1,74LS48处于工作状态,
5Q4Q3Q=101且1Q=0则经译码显示为“5”。
此外，2Q=1,使74LS148的
ST=1,处于禁止状态，圭寸锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时，
74LS148的Yex=1此时由于仍有2C=1,使ST=1,所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。
如有再次抢答需由主持人将S开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。
若按下S0,经RS锁存器后，1Q=1,74LS148的输出丫2丫1丫。
=111,Yex=0,经RS锁存后,2Q=1,Bl=1,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=000且1Q=1所以经译码显示为“8”。
保证抢答者的优先性与上述类似。
若所按的是其他开关（S1、S2、S3S4S6S7）的工作过程与按下开关S5的工作过程相似，只是5Q4Q3酌输出会发生变化。
图5数字抢答器电路
1优先判决器
优先判决器主要是由74LS148集成优先编码器等组成。
该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端，选通输入端ST,选通输出端Ys和扩展端Yex
其功能表如表2所示。
从功能表中可以看出当ST=“0”时，编码器工作，而当ST二“1”时，则不论8个输入端为何种状态，输出端均为“1”，且Ys端和YEX端为“1”，编码器处于非工作状态，这种情况被称为输入低电平有效。
表2优先编码器74LS148功能表
输入
输出
ST
I0
丨1
I2
I3
丨4
I5
I6
丨7
丫2
丫1
Y0
Ys
Yex
X
注：
表中X代表任意状态
2锁存器
SR锁存器是该设计中保证多个开关随后触发而不产生紊乱的重要部分，因实验室不能提供现成的锁存器，则用两个与非门（与非门由集成电路74LS00提供）组成了一个SR锁存器，连线如图3所示，其真值表见表3。
表3用与非门组成的SR锁存器的特性表
s'
d
Rd
Q
亠*
1①
①SdRd的0状态同时消失以后状态不定。
3译码器
本设计中选用的译码器型号是74LS48（共阴），其引脚排列如图6所示，其
中A3、A、Ai、Ao—BCD码输入端，Ya、Yb、、Y、Yd、Y、Yf、Yg—译码输出端,输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。
LT—测灯输入端，LT丄“0”时，译码输出全为“T，数码管七段同时电
亮，以检查数码管各段能否正常发光。
BI/RBO—灭灯输入端，Bl=“0”时，译码输出全为“0”。
作为输出端使用时，称灭“0”输出端，在A=B=C=D=,0而且RBI=0时，RBO才会输出低电平，表示译码器把不希望显示的零熄灭了。
RBT—熄零输入端。
用来熄灭不希望显示的零
每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2〜2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5〜10mALED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码
器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力
（a）共阴连接（“1”电平驱动）
图7LED数码
（1）在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。
不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。
在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。
74148是一个八线-三线优先级编码器。
如图所示的是八线-三线编码器74148的惯用符号及管脚图引脚图。
74148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚VCC（佝和GND（8）外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。
其中10—17为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。
（2）74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。
日匚
1^16
]Vcc
CC
15
LT[
14
8I/RB0「
斗
13
打
744S田[
12
Jb
74LS40D[
11
1c
At
7
10
Id
GNDR
8
Je
BCD-七段译码器驭动器
<
74ls48引脚图>
（3）VP74LS279中文资料应用pdf
74LS279引脚图管脚说明
54/74279
四/R-/S锁存器
简要说明：
279为四个/R-/S锁存器，共有
54/74279和54/74LS279两种线路结
构型式其
主要电器特性的典型值如下（不同厂家
具体值有差别）：
型号tPDPD
54279/7427912ns90mW
54LS279/74LS27912ns19mW
四个锁存器中有2个具有2个置位端（/SA/SB）。
当/S为低电平，/R为高电平时，输出端Q为高电平。
当/S为高电平，/R为低电平时，Q为低电平。
当/S和/R均为高电平时，Q被锁存在已建立的电平。
当/S和/R均为低电平时，Q为不稳定的咼电平状态。
对/SA和/SB，/S的低电平表示/SA和/SB只要有一个为低电平，/S的高电平表示/SA和/SB均为高电平。
引出端符号：
1Q~4Q输出端
/1S~/4S置位端（低电平有效）
（4）/1R~/4R复位54/74373
373为三态输出的八D透明锁存器，共有54/74S373和54/74LS373两种线路
结构型式，其主要电器特性的典型值如下（不同厂家具体值有差别）:
型号tPdPD
54S373/74S3737ns525mW
54LS373/74LS37317ns120mW
373的输出端00~07可直接与总线相连。
当三态允许控制端0E为低电平时，00~07为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总
线。
当0E为高电平时，00~07呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但
锁存器内部的逻辑操作不受影响。
当锁存允许端LE为高电平时，0随数据D而变。
当LE为低电平时，0被锁存在
已建立的数据电平。
当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善
400mV。
D0〜D7数据输入端
0E三态允许控制端（低电平有效）
LE锁存允许端
00~07输出端端（低电平有效）
（5）74LS00是TTL与非门，高电平4V左右吧，低电平1V左右
vcc
4A
4B
4Y
3A
3B
3Y
4
5
6
1A
2A
1Y
2B
2Y
GND
Y=nor（AandB）
与非门经常用来实现组合逻辑的运算，
（6）74IS86是常用的TTL2输入端四异或门在数字电路中常用，对应的coms器件是74hc86特点是电源功耗很低。
他的电源电压4.75-5.25V，他能和7486,CT4086DG74LS86LH74LS86等元件相互代换。
七、设计的调试：
1、在调试的过程中主要运用了数字万用表。
2、在调试之前我们这一组的成员在一起。
首先，对照事先设计好的原理图仔细检查在实物中是否有接错的地方（主要检查集成电路的引脚与导线是否出错接错和是否出现了短路），若发现有，就立即改正。
以防给实物通电之后，出现意外。
然后，用数字万用表检测实物中是否有不导通的地方，若有，应立即修正。
以防通电后不能工作，而怀疑其他地方出错。
3、在上一步完成的基础之上，给实物通电，进行调试。
我们这组出现的问
题记改正措施如下：
⑴我们初次调试时，实物的确没有工作。
然而，我们对事先设计好的原理图进行仔细的研究，最后在指导老师的帮助下发现我们设计的原理图有错误（在
集成电路74LS148与锁存器之间多加了反相器），决定将它去掉。
⑵在上一步完成了之后通电，发现LED显示器上显示的是0~7之间的数，但是我们需要它显示1~8之间的数。
经过较长时间的思考，并结合指导老师给出的意见，在开关S0和集成电路74LS48之间加了一个SR锁存器1Q,详见图7。
然而,也成了我们完成此设计的最终原理图。
⑶经过上两步的改进，终于达到了我们事先预定的目标。
a设计电路的特点：
集成电路74LS148和由74LS00构成基本SR锁存触发器完成了优先判断的功能。
在此充分利用了集成电路74LS148的主要功能。
再通过译码器（集成电路74LS48）和LED显示器显示优先抢答的组号给主持人宣布最先抢答的组号提供了有力的证据。
b、方案优点：
该电路原理简单、并且在接线时可以使自己思路清晰，缩短了完成此设计的时间。
c、方案缺点：
用集成电路74LSOO构成SR锁存器时比较麻烦，最容易把线接错。
在面包板上所布的线比较复杂，不利于后面的检查。
九、改进意见和展望：
我们设计的此八路抢答器只能用来判断优先抢答这是谁，只能用在比较普通的场合。
我觉得它有很多需要改进的地方：
①当首次给它通电后，LED显示器上应显
示0,待主持人清零后，LED显示器不显示，只有等有抢答开关按下时才显示号码。
②应添加一个计时器，用来限制抢答者的抢答时间，即当主持人宣布开始抢答后，开始计时，在主持人设定的时间内可以进行抢答；
否则，进行下一轮抢答。
③还需要添加一个报警器，以便用声音来提示主持人和观众已经有人进行了抢答。
十、总结：
一学期就这样匆匆的过去了，在学习数字电路的这一个学期里我深深的感受到一份耕耘一份收获的道理，虽然在学习的过程中遇到了一些困难和挫折，但我最终都挺过来了，战胜了困难，战胜了自己，做课程设计是检验和考察我的学习情况的一个手段，我们应当更好的去利用。
在设计的过程中我主要学习到了更多的数电方面的知识，如何去画电路图，还有一些技术上的应用知识。
让我的实际操作得到了锻炼，更重要的是锻炼了我们自己动手开发的能力，这让我们受益匪浅。
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。
认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
所以这个课程设计对我的作用是非常大的。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变,和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
通过此次课程设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。
我真正体会到了学有所用，同时也让我更加深刻的了解数字逻辑电路的重要性，以及对我以后要学其他课程的帮助和需要。
在与同伴的合作中，真正体会到一种共同学习、共同进步的学习气氛，一种大讨论的学习氛围和其他许多同学为自己课程设计而忙碌身影，使我体会到的了在合作中每个人的分工和所负责部分的重要性。
这次设计对我来说感触最深的是，要做好一个设计，首先要了解每一个部分所涉及的知识点，掌握它的原理；
同时要跟同伴们紧密联系、加强合作，体会到一种合作意识。
整个设计我都参与其中，这令我的分析设计以及动手能力有了很大的提高，培养了我思考问题的全面性；
让我明白，做学问要有一丝不苟的态度，遇到困难要有勇往直前的精神，做事情要有耐心和毅力，工作中要学会与人合作，认真听取他人意见。
通过此次课程设计不但锻炼了我们的动手能力，而且使我们的理论与实践相结合，同时使我们对这门课的知识点有了更深一层的加深和对知识点的巩固，我们做的是八路智力竞赛抢答器虽然我们的实验失败了，但我们也学到了许多知识，通过我们的分析我认为主要原因就是：
我们对每一个部分所涉及的知识点，以及它的原理掌握不够，对自己所用的各个芯片的作用，以及各个芯片的各个管脚的作用了解得不够，例如我们对74IS373这给芯片的功能就查阅的不够清楚，还有自己准备的有关材料不够详细，另外就是我们的接的线太乱，以及我们自己所画的图也没有进行详细的分析，从而导致我们的最后接完了之后很多问题就无法解决，同时也无法快速的检查出自己的错误所在，耽误了许多时间也查不出来问题的所在，从而无法进行修改，导致了我们的实验最终的失败。
实验虽然失败了但我从中也学到了许多，锻炼了自己与其他人合作完成一项项目的能力，同时也为自己以后要做毕业设计打下了一定的基础，然我了解了以后要做毕业设计的一些步骤。
经过这次的数电课程设计，我们加强了对理论知识的理解，更锻炼了理论联系实际和动手能力，我们更加了解了现代数字电路的进程和发展，为以后的学习工作指明了方向。
当然，在这次的设计中，感谢我们的孟老师和施老师二位老师对我们耐心的指导，在遇到困难和问题时给予了及时的帮助，让我们能顺利的按时按质完成这次的设计，在此，谢谢他们！
十一、致谢
本次课设在选题及研究过程中得到孟老师的悉心指导。
孟老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。
孟老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。
对孟老师的感激之情是无法用言语表达的，这篇论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。
在此，我还要感谢在一起愉快的度过研究生生活的队友，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！
十一一、参考资料
[1]阎石•数字电子技术基础•北京：
高等教育出版社，2006年
[2]彭华林等编.数字电子技术.长沙：
湖南大学出版社，2004年
[3]金唯香等编.电子测试技术.长沙：
[4]侯建军.数字电路实验一体化教程.北京：
清华大学出版社，北京交通大
学出版社，2005年
⑸康华光.电子技术基础.北京：
高等教育出版社，1999年
⑹李士雄.数字集成电子技术教程，北京，高等教育出版社，1993年
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