数字逻辑三路抢答器课程设计报告.doc

四路抢答器设计四路抢答器设计报告报告 （2009/2010 学年 第一学期） 设计题目：设计题目： 学生姓名：学生姓名： 学生班级：学生班级： 学学生生学学号号： 指导教师指导教师： 2008 年 12 月 12 日 目录目录 一、设计题目.2 二、设计目的.2 三、设计要求.3 四、设计内容.3 五、总体功能框图.4 六、单元电路图.5 6.1 四 D 触发器 74LS175.5 6.2 3 输入端 3 与非门 74LS10 6 计算机学院数字系统课程设计 2 2 6.3 2 输入端 4 与门 74LS08 6 6.4 555 脉冲发生器.7 6.5 七段数码显示器 L 对应的译码表 .8 七、总电路图.9 八、仿真测试截图10 九、心得体会12 参考文献12 一、设计题目一、设计题目 三路抢答器设计 二、设计目的二、设计目的 数字系统课程设计是一门独立课程、有独立学分的实践性教学环节，同“数字逻 辑与数字系统”理论讲授课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在“数 字逻辑与数字系统”课的基础上，进一步深化的实践环节。其主要目的是通过指导学 生循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深学生对理论知识的理解，提高学生 的动手能力，独立分析、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。提高学生在数 字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决 实际问题的能力，学生通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工 程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，本课程设 计算机学院数字系统课程设计 3 3 计培养、启发学生的创造性思维，进一步理解数字系统的概念，掌握小型数字系统的 设计方法，掌握小型数字系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能。基本任 务是设计一个小型数字电子系统。 课程设计目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计 和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问 题的能力。另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小 型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分 析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工 程实践奠定基础。通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高 我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。 三、设计三、设计要求要求 设计一个可容纳 1、2、3，三组参赛者的竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮开关 供参加竞赛者使用。电路应具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人清零发出 抢答指令后，如果某组参赛者在第一时间按动抢答开关，则 LED 显示器显示出该组参 赛者的组号。电路应具备自锁功能。在某组参赛者在第一时间抢答成功后，其他组不 能继续抢答。 四、设计四、设计内容内容 设计一个数字抢答器系统，该系统适用竞赛等活动中，能准确的显示抢答内容和 抢答结果。这个系统主要由译码器、锁存器和脉冲信号发生器部分组成。主持人X有 一个清零按钮。清零后，显示器清零，抢答开始。三组参赛者分别为：1、2、3 组。每 组有一个抢答按钮。抢答时，第一时间抢答别符号被显示器 L 显示。若同时有两组或 两组以上抢答，则所有的抢答信号无效，显示器 L 显示 0 字符。 在本设计中，第一抢答信号的鉴别和锁存功能由四 D 触发器 FF1 74LS175、三 3 输 入与非门 G1、G2、四 2 输入与门 G3 和一个由 555 多谐振荡器构成的时钟脉冲信号源组 计算机学院数字系统课程设计 4 4 合完成。当主持人命令开始抢答后，设第一组参赛者在第一时间按下了抢答器按钮 1 ，FF1 的 Q11，G2 的 3A0、3Y1，G1 的 3Y 输出为 0，G3 的 1Y 输出为 0，FF1 的 CLK0，FF1 四 D 触发器 74LS175 的时钟脉冲信号 CLK 被封锁（上升沿有效） ，从而 使其他后按抢答按钮的抢答信号无效。 五、总体功能框图五、总体功能框图 抢答器电路总体功能框图如图 5.1 所示，其工作过程是：接通电源时，节目主持人 将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器熄灭；当节目主持 人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始” ，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器 处于工作状态，当选手按动抢答键时，电路会立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器 进行锁存，然后由译码显示电路显示编号并保持到主持人将系统清零为止。当选手将 问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮 抢答。 计算机学院数字系统课程设计 5 5 图 5.1 六、单元电路图六、单元电路图 在本电路设计中用到 1 块四 D 触发器 74LS175、2 块三输入端三与非门 74LS10、1 块 555 电路、1 块 2 输入端四与门 74LS08、1 个七段 LED 数码显示器和若干按钮开关等 元件。 6.16.1 四四 D D 触发器触发器 74LS17574LS175 四 D 触发器 74LS175 的引脚图如图 6.1 所示 计算机学院数字系统课程设计 6 6 图 6.1 四 D 触发器 74LS175 的功能表如表 6-1 所示 表 6-1 四 D 触发器 74LS175 的真值表如表 6-2 所示 表 6-2 计算机学院数字系统课程设计 7 7 6.26.2 3 3 输入端输入端 3 3 与非门与非门 74LS1074LS10 三输入 3 与非门 74LS10 的逻辑图和功能表如图 6.2 所示 图 6.2 6.36.3 2 2 输入端输入端 4 4 与门与门 74LS0874LS08 2 输入与 4 门 74LS08 的逻辑图和功能表如图 6.3 所示 图 6.3 6.46.4 555555 脉冲发生器脉冲发生器 555 脉冲发生器电路引脚图如图 6.4 所示 计算机学院数字系统课程设计 8 8 图 6.4 555 脉冲发生器引脚功能简介如表 6-3 所示 引脚编号 符号 功能说明 1 GND地线 2 TR触发 3 OUT输出 4 RES复位 5 CV控制电压 6 TH阀值 7 DIS放电 8 Vcc电源 表 6-3 555 脉冲发生器电路内部方框图如图 6.5 所示 计算机学院数字系统课程设计 9 9 图 6.5 6.56.5 七段数码显示器七段数码显示器 七段数码显示器 L 对应的译码表如表 6-4 所示 表 6-4 七、总电路图七、总电路图 实验电路接线图如图 7.1 所示 计算机学院数字系统课程设计 10 10 图 7.1 八、仿真测试截图八、仿真测试截图 起始清零状态电路如图 8.1 所示 计算机学院数字系统课程设计 11 11 图 8.1 1 号抢答时的电路如图 8.2 所示 计算机学院数字系统课程设计 12 12 图 8.1 九、心得九、心得体会体会 历时一个星期的课程设计结束了，通过这次的课程设计，使我的动手能力和经验 有了一定程度的提高，在数字逻辑电路技术的理论知识上也有了更深的了解。在调试 计算机学院数字系统课程设计 13 13 的过程中，通过排除故障，我学到了不少知识，增长了许多经验，而这些都是书上学 不到的。巩固和运用了上学期的“数字逻辑”课程中所学的理论知识和实验技能，基 本掌握了常用电子电路的一般设计方法，提高了设计能力和实验技能。通过这一次的 数字逻辑“抢答器”的课程设计，复习了上学期数字逻辑课程的基本内容，对于逻辑 问题的分析及设计有了更进一步的掌握。设计过程中，对于 EW