数字电子技术课程设计报告-八路抢答器课程设计报告

课程设计八路抢答器数字电子技术课程设计报告题目八路抢答器班级姓名指导老师课程设计八路抢答器目录一、设计要求111基本要求112提高要求1二、系统的工作及原理121系统的工作框图122工作原理23、电路设计231方案的选择2311方案一2312方案二3313确定方案332单元电路设计4321抢答电路的设计4322脉冲产生电路的设计5323定时电路的设计5四、电路实验641焊接65、总结7课程设计八路抢答器六、作品照片图8七、参考文献11附录一（元件清单）11附录二（引脚图）12课程设计八路抢答器0八路抢答器一、设计要求11基本要求（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07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）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。12提高要求（1）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间已设定为24秒。当主持人启动“开始“键后，定时器进行减计时。发光二极管灯亮。（2）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，显示器上显示选手的编号和抢答的时间。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效。二、系统工作框图及原理21系统的工作框图如图（1）图（1）抢答器工作框图课程设计八路抢答器122工作原理如图所示电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。扩展电路完成定时抢答的功能。图（1）所示电路的工作过程是接通电源后，主持人不按开关，此时选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间（24S），当主持人将控制开关打开时，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能（1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号；（2）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答；（3）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，主持人关闭系统。3、电路设计31方案的选择311【方案一】原理在选手抢答前，“清除/起始”开关S使基本RS触发器输出端Q为0，使集成8线3线优先编码器禁止；当主持人按下“清除/起始”开关S时，基本RS触发器输出端Q为1，与优先扩展输出端YEX共同作用，使集成8线3线优先编码器选通输入端ST为0，允许编码，等待数据输入。此时优先按动序号的组号立即通过编码器按BCD421码输出，经RS锁存器74LS279将该数码锁存到LED显示器上。与此同时，YEX（引脚为14）由1翻转为0，与非门G1课程设计八路抢答器2输出为1，选通输入端ST为1，编码器被禁止。此外，在YEX由1翻转为0时，还驱动报警电路工作，发出声音。312【方案二】采用了74LS148来实现抢答器的选号，采用了74LS279芯片实现对号码的锁存，采用了74LS192实现十进制的减法计数，555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时。313确定方案在方案一中，主要多了一个基本RS触发器，以及相对的74LS148引脚与74LS279之间连线的相应改变，这又涉及到之后的提高方案中的连线的改变。它有自身的优点，即基本RS触发器又相当一锁存器（74LS279），它可以对主持人的指令进行进一步的锁存，这样就可以增强它的抗干扰能力，但其线路过于复杂，另外此次实验所用的电路板对电路设计的大小要求很高，而且在布局和焊接上要越精练越好，所以它不是首选方案。而由于方案二已能满足基本设计和提高设计的要求，而且它的原理更简单易懂，直观明了，元件更少，连线更方便，焊接更可靠，且比较容易实现，所以最终选用了方案二。仿真如图（2）课程设计八路抢答器3图（2）八路抢答器仿真图32单元电路设计321抢答电路的设计抢答电路的功能有两个一是能分辨出选手按键的的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效如图（3）课程设计八路抢答器4图（3）抢答电路其工作原理是当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是74LS48的BI0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下5），74LS148的输出Y2Y1Y0010，YEX0，经RS锁存器后，CTR1，BI1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的YEX高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍课程设计八路抢答器5不会被接受。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。322脉冲产生部分图（4）脉冲产生323定时电路的设计74LS48的7，6，2，3引脚接受来自74LS192的输出信号并把它译码显示在数码管上。74LS192的9，10，11，15引脚完成时间设定功能，本设计要求定时24秒，所以把左边的芯片的1，15引脚接高电位，期于的全接低位，使的初始时间设定为24秒。555芯片完成产生秒脉冲的功能。工作过程为抢答开始前，74LS192的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为24，5引脚接高电位。抢答开始后，秒脉冲冲推动右边的芯片开始倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的CP信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。当有人抢答后1Q的输出为1，经过非门后变为0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能。当记到了24秒时，左边的芯片产生的定时到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00。如图（5）课程设计八路抢答器6图（5）定时电路四、电路实验41焊接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。课程设计八路抢答器7五、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。同时也使自己认识到1、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。2、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。3、建议设计的作品主要是用74系列集成芯片来完成的，在焊接的过程中由于芯片的引脚过多，布线工作不是很方便。有时候还因为某一跟线没有焊牢，造成电路的不稳定，这些都是有待改进的。4、不足实验效率低，焊接水平不足导致电路稳定性不高，布线比较混乱，这些都有待提高。课程设计八路抢答器8总之，在设计过程中学到了许多。作为现代的大学生，如果仅停留在以往的层次上，是远远跟不上时代的步伐，也无法使自己立足在竞争如此激烈的社会里，通过此次实习，看到了自己的水平和差距，学要在今后的学习中又进一步的提高。六、作品照片图课程设计八路抢答器9课程设计八路抢答器10课程设计八路抢答器11七、参考文献【1】钱培怡电子电路实验及课程设计西安电子科技大学出版社1992【2】王毓银数字电路逻辑设计（第三版）高等教育出版社1999【3】陈有卿集成电路妙用巧用300例人民邮电出版社1999【4】谢自美电子线路设计实验测试华中科技大学出版社2000【5】高吉祥电子技术基础实验与课程设计电子工业出版社2002【6】赵保终中国集成电路大全（TTL集成电路）国防工业出版社【7】周常森电子电路计算机仿真技术山东科学技出版社附录一元件清单序号类型数量174L