数字电路课程设计四路抢答器.docx
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数字电路课程设计四路抢答器
数字电路课程设计—四路抢答器
数字逻辑课程设计报告
——数字抢答器
学院名称
：
通信与信息工程工程学院
学生姓名
：
专业名称
：
信息工程
班级
：
信息工程
实习时间
：
2012年6月18日——2012年6月29日
课程设计报告
一．课程设计题目：
四路数字抢答器
二．任务和要求：
设计一个数字式抢答器，具体要求如下：
1．要求至少控制四人抢答，允许抢答时间为10秒，输入抢答信号实在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢先抢答者的序号，绿灯亮。
2．在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的序号；红灯亮。
3．选做：
在“抢答开始”命令发出后，超过规定的时间无人抢答，显示无用字符（可自行确定）。
4．选做：
不仅能显示抢答者的序号并且能显示抢答次序。
三．总体方案的选择
方案一：
其工作原理为：
接通电源后，主持人将开关拨接地，抢答器处于禁止状态，组号显示器显示“0”，定时器显示时间（0秒）；若有队员在此时抢答，则表示犯规，违规报警电路的红灯亮，并显示其组号；由于锁存电路的原因，只记录下第一组的组号。
在主持人读完题目后，将开关接上电源，宣布"开始"抢答，定时器开始计时，选手在10秒内抢答时，抢答器完成：
优先判断、编号锁存、编号显示、绿灯提示。
当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示经过的时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作“清零”和“开始”状态开关。
方案二：
方案二与方案一的原理大致相同，区别在于方案二是“先锁后编”，后者是“先编后锁”：
方案一的实现要用148优先编码器，实际中其
管脚的控制却比较复杂，还要设法控制75的使能端；方案二则直接将抢答信号作为75锁存器的输入信号，再使用或非门来实现编码，且其只受锁存电路的控制，所以只需控制好75的使能端即可。
故采用方案二。
四．单元电路的设计
1.脉冲电路：
由555电路提供CP脉冲信号
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7475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：
74LS75真值表：
D
C
Q
1
1
1
0
1
0
X
0
Qn
74LS75的管脚图为：
当有一组队员按下开关后（高电平有效），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，接入G12,G34,7475实现锁存功能，保持状态不变。
当那个队员抢上后，要显示他的组号，必须把次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：
A=Q1+Q3；B=Q2+Q3；C=Q4；D=0；
综上可得到抢答锁存电路的电路图如下：
3.计时电路：
此电路采用摸10的倒计时电路，用一片74LS161来实现。
有效状态为0110→1111，经过7404反相器后，为1001→0000，即从9到0。
其中置入端为主持人开关，选择“1”表示计时开始，选择“0”即为新一轮之前的“清零”；用CO进位输出端的非控制ENP，表示直到倒计时结束，也没人抢答，即计数为0且保持不变，CO=0；用7475锁存的Q1,Q2,Q3,Q4相或再取非控制ENT，表示正常有人抢答时计时停止。
161的管脚图为：
故计时电路如下所示:
4.违规报警电路:
此电路是当在主持人没有接上开关之前,有人抢答,则红灯（R）亮并显示其组号,当主持人接上开关,表示其正确抢答。
这个可以用S和主持人信号（H）表示，关系如下：
H
S
B
R
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
由上真值表知：
B=H·S;R=H·S;
则违规报警电路为：
5.译码显示电路:
数码管前必须加7448译码器，将二进制用十进制显示
五．画总体电路图
六．电路的输入、输出信号波形
计时电路各输出端的输出波形：
CP
Q0
Q1
Q2
Q3
七．发生的问题及解决的方法
1.实验前应先熟悉各个元器件的引脚图和相关功能并反复检查，设计电路图，包括各部分的电路图和总体电路图，并尝试用软件仿真，以增强电路实际实施的正确性。
2.在连接好第一个555脉冲电路后，插上稳压源后发光二极管却不亮，检查电路连接也正确，请教老师后，才知是LED灯已被烧坏，后换了一个新的，加上一个限流电阻，接上同等数值的稳压源后，灯开始正常显示。
这加深了我对二极管正向导通时压降很小的特性的理解，此后的信号灯也都加了限流电阻，以防其被烧坏。
3.计时部分连接好，加电源数码管却无示数，原来是没给共阳极的数码管供电。
面包板其实分了4块，每块都有ABCDEFJH等列，是相互独立的，所以要把它们的高，低电平分别接一块，这样才能真正形成一个相通电路，每个模块都能供电。
4.计数器工作不正常，即刚给其供电，计时的数码管显示为一个常数且保持不变，则说明使能端ENT的控制电路有问题，一直有人抢答，故再对照其表达式，重新检查电路，果然有线路连错。
八．分析和总结
此次课程设计具有一定的难度，主要是由于对实验器材操作的生疏，连导线长度的截取都把握不好，布线不合理，有的地方线路拥挤，而有的却极其稀疏。
芯片的布局也未考虑周到，徒增加了一些导线的路径长度，使整体看起来更加复杂，不易读懂。
所以，我的第一个连好的面包板，出错却查不出来，最终只能拆了重新布局连接。
这个过程要极具耐心，纸上作图容易，电路连起来难。
还要非常细心认真，稍稍有一步错误，就得不出所需的功能。
有几次接上稳压源后，总是显示短路，才匆匆意识到自己电路连接有问题。
还有一较大的问题，就是不熟练用万用表查错，尤其是确定线
路已连接正确时，自己检查错误的盲目性更大。
后来请教他人，联系
不同器件的具体功能，学会了使用方式。
如测得某处电压在2到3V
之间，那就意味着这里有问题，高低电平区分不出，仔细检查。
九．参考文献
《数字电路逻辑设计（第二版）》王毓银主编
《最新电子元件应用手册》作者：
高海生
西安邮电大学数字逻辑课程设计过程考核及成绩鉴定表
学生姓名
于瑞霞
班级/学号
信息工程1001/03104008
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
2012年6月4日—2012年6月15日
课程设计过程
要求
优
良
中
及格
不及格
电路功能
抢答功能正确，显示正确
犯规显示正确
复位功能正确
超时功能正确
其它
电路质量
电路运行稳定
元件布局合理
连线简洁
回答问题
分析问题、解决问题能力
电路原理清楚，能抓住重点
设计报告
设计思路清晰、图表齐全、各部分电路说明正确。
学习态度
□认真□一般□差
学习纪律
□好□一般□差
实习综合成绩
□优秀□良好□中等□及格□不及格
指导教师签名
年月日
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