数字电路课程设计—四路抢答器.doc

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1 课程设计题目：四路数字抢答器2 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。3 总体方案的选择方案一： 脉冲电路计 时电 路译 码 电 路译 码 显 示控制电路主持人开 关违规报警电路译码显示译码电路锁存电路优先编码电路抢答按钮 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：脉冲电路计 时电 路译 码 电 路译 码 显 示控制电路主持人开 关违规报警电路译码显示译码电路选手号转换电路锁存电路抢答按钮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。4 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：DCQ111010X0Qn 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：Q1Q2Q3Q4ABCD10001000010001000010110000010010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01101111，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：HSBR0000010110001110 由上真值表知： B = HS;R = HS; 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5 画总体电路图 6 电路的输入、输出信号波形计时电路各输出端的输出波形：CPQ0Q1Q2Q37 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。8 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。9 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