数字电路课程设计报告2.doc

一、 概述当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器，抢答器在单位学校的知识竞赛中，在各类直播节目，电视大奖赛，都有着广泛的应用，是调动现场观众参与热情，提高栏目档次与可看性，增强栏目互动性，方便栏目创意的有力工具，因此各路抢答器电路被广泛的应用于各种竞赛中，是一种很常见的实用电路。本文的研究目的是通过查找资料，以及自己动手设计，自己动手连接电路，并且仿真出结果的过程，是我们对数字电子线路的设计有一个认识了解，并且对所学的知识有一个复习，并且学会应用。五路抢答器的设计任务以及技术指标是可供五名选手参加比赛，还有一个按钮给主持人用来清零。所以抢答电路由六个开关组成，其中五个开关为抢答开关分别对应编号为1-5的选手，另一个开关是有主持人控制的清零开关，主持人控制的开关，可以手动清零复位。抢答器具有数据锁存功能，并将锁存的数据用led数码管显示出来。在主持人将系统清零后，若有参赛者按动按钮，数码管立即显示出最先动作的选手的编号，其他选手再按下抢答开关为无效。抢答器对抢答选手动作的先后有较强的分辨能力，能分辨出抢答者的先后，即不显示后动作的选手编号。二、方案论证方案一：方案一工作原理：本电路由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能即开始抢答后，当选手按抢答键时，能显示选手编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功能。方案一原理框图如图1所示。主持人开关优先编码电路抢答按钮控制电路报警电路定时电路译码电路显示电路锁存器译码电路显示电路秒脉冲产生电路图1 方案一电路的原理框图方案二：方案二工作原理：本电路分为三部分：显示电路，响铃电路和减法计时电路。555构成单稳态电路实现延时控制音响，用74ls192来锁存输入信号，直接用信号发生器给减法计数器提供脉冲信号。方案一原理框图如图2所示。抢答按钮锁存器减法计时器电路显示电路响铃电路图2 方案二电路的原理框图由上面的原理框图可以看出方案一的工作原理与方案二的工作原理的基本组成类似。比较两种设计方案，第一种方案采用8个d触发器来所存最早输入的信号，且不受其他后输入的信号的干扰，抗干扰能力强，而且方案一与方案二的设计电路基本类似，方案二的电路比较直观，好理解，所以对于本次的数字电子课程设计，我准备采用方案二来进行设计、仿真。本设计采用的是方案二，较容易实现且电路不复杂，且性价比较高。三、电路设计1.显示电路显示电路主要有三个内容：选手和主持人开关，选手按下开关后要发光的二极管和现实选手编号的led数码管。主持人开关用键盘上的空格键控制，选手的开关用键盘上对应的数字按键1、2、3、4、5来控制，用74ls148优先编码芯片来实现译码功能，用74ls192芯片来实现锁存功能，以禁止其他选手抢答，用数码管显示按键选手的编号。当主持人按下按键之后选手才可以抢答，当有选手抢答时通过138芯片来分辨出选手编号并将信息传给192芯片，并且选手对应的二极管发光，192芯片具有锁存功能，禁止其他选手再抢答，192芯片后接数码管显示选手编号。74ls148芯片的功能表及芯片如表1和图3所示。74ls192芯片的功能表及芯片如表2和图4所示。表1 74ls148功能表输 入输 出ei i0 i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7a2 a1 a0eo gs10000000001010110111011110111110111111011111110111111111000011111100110011110101010110111111111100000000 图3 74ls148芯片 图4 74ls192芯片表2 74ls192功能表 输入 输出mrp3p2p1p0q3q2q1q01000000dcbadcba011 加计数011 减计数显示电路原理图如图5所示 图5 显示电路原理图2.响铃电路在主持人按下开关之后，若有选手抢答既有选手按下按键，那么抢答信号传给由555构成的单稳态电路，有单稳态电路控制音响的的发声。响铃电路如图6所示。图6 响铃电路原图3.减法计时电路在主持人按下开关之后，选手可以抢答并且同时由192芯片完成置数功能，并开始倒计时，192芯片置数端置数为二进制1001，192芯片的脉冲由信号发生器直接提供，信号发生器提供的信号为方波信号。 减法计数电路如图7所示。clk 图7 减法计时电路原图四、性能的测试1.响铃电路555单稳态电路的测试 波形测试如图8所示。图8 555单稳态电路的示波器波图2.电路整体性能测试在主持人按下开关之后，选手才可以抢答，并且置数完成，且开始计时，若有选手抢答，在选手按键之后，对应选手编号的二极管发光，响铃发出响声，响铃时间有555单稳态电路控制，按键信号传给单稳态电路同时通过74ls148优先编码器将信号传给74ls192，用74ls192芯片实现锁存功能禁止其他选手答题并通过数码管显示选手编号一告诉主持人那位选手答题，若计数器减到0仍无人答题，则扬声器发声。每次抢答结束，电路都应该由主持人清零才能进行下一轮的抢答。电路整体测试图见附录 1。五、结论本次课程设计的题目为设计一个五路抢答器电路。本次课程设计的电路设计符合任务书中要求的各项任务指标，即电源输入电压为+5v，并且每次只可以有一个号码被显示，led数码管显示的即为抢答成功的参赛者所对应的号码和计数器的计时值。此外，赋予电路的清零功能可以用来来控制抢答的开始与否。电路仿真结果也同样符合要求。 本次课程设计设计的电路使用的元器件比较常见，并且可以充分地利用所学的知识，很好的实现了五路抢答的功能，除此之外，电路设计简单，便于理解和使用。六、性价比本次课程设计所用到的元器件都比较常见，例如优先编码器74ls148，74ls192以及元件74ls04，74ls00等，价格相对便宜，由此可见，本次课程设计所设计的电路的性价比较高。七、课设体会及合理化建议本次课程设计的完满成功，是我认识到自己的不足，不仅是对知识的不足还有我个人性格的不足。对此，谢谢胡爱玲老师的认真指导，我会在以后的学习中好好学习、正确学习，真正的是自己学到知识。通过本次的课程设计，我对数字电子技术的相关知识又有了更深一步的了解，并且学会了怎样运用所学的知识。刚刚拿到课程设计题目的时候，我就在大脑中勾画了一个大致的的思路，并且通过翻阅一些有关的书籍，将我的思路具体化。但是连接号电路来仿真的时候，我看到了理论和实际的差距，在仿真的初期并没有出现我预期的结果，而且多次检验连接电路均未见起色。后来通过翻阅参考书并且和同学讨论，我解决了仿真过程中遇到的问题，得到了正确的仿真结果。通过这次的课程设计使我了解到，只掌握理论的知识是不够的，课堂上的知识仅仅是理论，并且书本太狭隘，我们以后的学习不应该再局限于书本，必须要把理论和实际相结合起来，得让所学的知识能在实际当中应用才是做到了学以致用，才能把所学的东西具体化，体现出知识的重要。并且，只有做到了学以致用，才能让我们对知识有更进一步的了解，才能更好的掌握知识。通过这次的课程设计使我积累了很多的经验，同时也让我了解到了自己在学习上的不足，通过以后的学习来弥补这些不足。 参考文献1 阎石主编. 数字电子技术. m北京：高等教育出版社，2006年2 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. m北京：国防工业出版社，2005年3 罗杰、谢自美主编.电子线路设计实验测试.m北京：电子工业出版社，2008年4 葛汝明主编.电子线路实验与课程设计.m山东：山东大学出版社，2006年5 康晓明、卫俊玲编著.电路仿真与绘图快速入门教程.m北京:国防工业出版社，2008年6 张溢清、杨兴瑶主编.新编实用电子电路500例.m北京：化学工业出版社，2007年附录i 总电路图附录ii 元器