数字电子线路课程设计模板.doc

衡 阳 师 范 学 院物理实验报告册实验课程 数字电子线路课程设计 系 别：物理与电子信息科学系 2009 级 电信 1 班姓名 刘群 学号 09120114 2011年 11 月 19 日题目：八路数字抢答器作 者: 刘群 指导老师: 李 志 强方案设计（30分）实验操作(40分)实验报告（30分）总分科学性(10分)规范性(10分)创新性(10分)实验能力(36分)仪器设备（4分）实验报告（30分）注：90分以上为优，8089为良，7079为中，60-69为及格，60分以下为不及格评语:等级:设计要求1、基本部分设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或者8名代表参加比赛。给主持设置一个开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始；抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。2、发挥部分抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以有主持人设定，（如30S）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5S左右。参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示的选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。一、 方案设计(一级标题号宋体，加粗)1.方案一（自找资料方案）(二级标题四号宋体，加粗)1.1总体方案设计(三级标题小四宋体，加粗)方案一总体设计XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX(正文小四宋体)图1 方案一八路抢答器总体框图(图标小四宋体)1.2 电路设计1.2.1抢答电路设计方案一抢答电路如图2所示，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX图2 方案一抢答器电路图抢答电路采用的方案所需要的元件清单如表1所示。表1方案一抢答电路元件清单(图标小四宋体)元件名称型号规格数量单位D型锁存器74L3731片优先编码器74LS1481片显示驱动译码器74LS2471片数码管7SEGDISP1片电阻511个电阻5.1 K9个电容10F1个按键开关SW-PB10个1.2.2倒计时电路设计方案一倒计时电路如图3所示，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX图3方案一倒计时电路图倒计时电路采用的方案所需要的元件清单如表2所示。表2方案一倒计时电路元件清单元件名称型号规格数量单位8D锁存器NE5551片显示驱动译码器74LS2471片译码器74LS2471数码管7SEGDISP1电阻511电阻5.1 K9电容10F1开关SW-PB101.2.3 主持人控制电路设计方案一主持人控制电路如图4所示，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX图4方案一主持人控制电路图主持人控制电路采用的方案所需要的元件清单如表3所示。表主持人控制电路元件清单元件名称型号规格数量单位8D锁存器NE5551片显示驱动译码器74LS2471片译码器74LS2471数码管7SEGDISP1电阻511电阻5.1 K9电容10F1开关SW-PB102、方案二（具体实施方案）2.1总体方案设计方案二总体设计XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX图5方案二八路抢答器总体框图2.2 电路设计2.2.1抢答电路设计方案二抢答电路如图6所示，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX图6方案二抢答器电路图抢答电路采用的方案所需要的元件清单如表4所示。表4抢答电路元件清单元件名称型号规格数量单位D型锁存器74L3731片优先编码器74LS1481片显示驱动译码器74LS2471片数码管7SEGDISP1片电阻511个电容电容10F1个按键开关SW-PB10个2.2.2倒计时电路设计方案二倒计时电路如图7所示，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX图7倒计时电路图倒计时电路采用的方案所需要的元件清单如表5所示。表5倒计时电路元件清单元件名称型号规格数量单位8D锁存器NE5551片显示驱动译码器74LS2471片译码器74LS2471数码管7SEGDISP1电阻511电容10F12.2.3主持人控制电路设计方案二主持人控制电路如图8所示，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX图8主持人控制电路图主持人控制电路采用的方案所需要的元件清单如表6所示。表6主持人控制电路元件清单元件名称型号规格数量单位8D锁存器NE5551片显示驱动译码器74LS2471片译码器74LS2471开关SW-PB102.2.4发声电路设计方案二发声电路如图9所示，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX图9发声电路图发声电路采用的方案所需要的元件清单如表7所示。表7发声电路元件清单元件名称型号规格数量单位XXXXYYY1片XXXXYYY1片译码器74LS2471XXXXYYY1电阻511二、电路结构及工作原理1、抢答电路抢答电路电路图如图6所示，其工作原理如下：当主持人接通电源后由于的锁存控制端G与74LS148的GS相连，而且GS那段通过了一个非门连到了的显示控制端BV RBO相连。没有进进行锁存，74LS247 73输入而GS只要有低电平输入74LS148，它就会变为低电平，G也变为低锁存了第一位按动抢答按钮的选手，并且其他选手按动时就会无效了，此时74LS247的的编号，而完成了第一次抢答，这就保证了抢答者的优先性，以及抢答电路判断的准确性，当优先抢答者回答完问题后，主持人按动复位开关S，即通过控制以前的状态，以进入下一论的抢答，当选手回答问题的。2、倒计时电路倒计时电路电路图如图7所示，其工作原理如下：定时电路的工作原理；555构成一个多谐震荡器，震荡频率为f=1.43/(R1+2R2)C即电阻电容满足一定的参数就可以产生秒脉冲，减数控制端 电平，而A块的/BO通过一个非门连入到抢答部分74LS148的EI即EI为高N1变为低，主持人控制电路中74HC74的R过一个非门连入的，即RD变为低H1也变为低，此时两片74LS247都处于不工作的状态，到计时完成以后整个系统能自动消隐。3、主持人控制电路主持人控制电路电路图如图8所示，其工作原理如下：当选手按部分会的数码管会，如果选手在到计时，主持人按动一下个系统进行复位，而且完成到计时以也能自动复位。进入下轮抢要按动抢答按钮开始抢答。4、发声电路发声电路电路图如图9所示，其工作原理如下：当主持人按动抢行政策抢答是时只要选手按动按钮，主持人控制电路中74HC74的2Q就会变为高电平，而到计时部分的两片74显示控制端常显示并进入到计时显示状态，当30S到计时完成以后。三、系统测试1、测试仪器表8 测试仪器仪器名称型号编号万用表示波器2、测试数据2.1 抢答电路中的74LS573、74LS148、74LS247所有引脚在不同状态下的电压数据填入下列表格中，并将表10到表17与表9的数据进行比较，将发生变化的数据加粗。表9 复位后无显示时各引脚的电压（其中VCC4.87V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.004.764.764.764.774.774.774.774.770.0074L1484.854.854.854.860.004.854.850.004.854.8674LS2474.854.864.850.024.850.014.850.003.653.66 引脚型号1112131415161718192074LS5730.014.794.794.794.794.794.794.790.004.7974L1484.864.864.864.850.004.8574LS2473.663.654.093.663.654.85表10 显示“1”时各引脚的电压（其中VCC4.64V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.004.604.604.604.604.604.594.594.600.0174L1484.634.630.014.640.010.010.010.004.604.6374LS2470.010.014.614.604.570.014.570.011.411.42 引脚型号1112131415161718192074LS5730.014.600.014.624.624.624.624.634.634.6374L1484.644.630.000.010.610.6074LS2470.341.721.421.411.434.60表11 显示“2”时各引脚的电压（其中VCC4.58V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.014.604.604.604.604.614.604.594.600.0174L1484.630.014.624.630.010.014.600.010.014.6274LS2474.590.014.594.594.590.010.010.260.260.26 引脚型号1112131415161718192074LS5730.014.624.620.014.634.634.634.634.624.6374L1484.624.624.600.014.594.5974LS2471.260.270.270.271.254.59表12 显示“3”时各引脚的电压（其中VCC4.57V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.014.614.614.614.604.614.614.614.630.0074L1480.004.634.644.640.010.014.600.014.604.6474LS2474.600.014.604.604.600.014.600.011.280.26 引脚型号1112131415161718192074LS5730.004.634.634.630.014.634.634.634.634.6374L1484.644.644.640.014.604.6074LS2470.270.280.280.281.284.61表13 显示“4”时各引脚的电压（其中VCC4.61V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.014.604.604.614.614.614.614.614.630.0174L1484.634.634.634.620.014.590.010.010.014.6374LS2470.004.564.574.574.570.010.010.011.401.41 引脚型号1112131415161718192074LS5730.014.634.634.634.630.014.634.634.634.6474L1484.644.640.010.014.594.5974LS2470.290.291.690.290.284.58表14 显示“5”时各引脚的电压（其中VCC4.61V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.014.604.594.604.604.594.604.604.620.0174L1484.524.544.524.500.014.470.010.014.474.5274LS2470.014.534.534.514.530.014.560.011.360.27 引脚型号1112131415161718192074LS5730.014.624.634.624.634.630.014.624.634.6374L1484.520.014.520.014.484.4874LS2470.271.380.280.280.284.56表15 显示“6”时各引脚的电压（其中VCC4.58V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.024.464.474.464.474.474.474.474.490.0174L1484.564.564.564.560.014.534.530.010.014.5874LS2474.544.544.544.544.540.010.010.010.260.26 引脚型号1112131415161718192074LS5730.004.484.484.484.484.484.480.074.484.5074L1480.014.584.590.014.534.5474LS2470.261.380.270.270.264.52表16 显示“7”时各引脚的电压（其中VCC4.61V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.014.484.484.484.504.504.504.484.500.0174L1484.444.470.014.504.514.500.014.440.014.4674LS2474.474.464.474.474.470.014.490.011.311.31 引脚型号1112131415161718192074LS5730.014.504.524.514.504.494.484.480.014.4874L1484.460.014.494.494.484.4874LS2470.300.310.311.311.304.48表17 显示“8”时各引脚的电压（其中VCC4.67V，单位：V） 引脚型号1234567891074LS5730.014.474.474.474.474.454.454.454.470.0174L1484.494.504.500.010.010.010.010.010.014.5374LS2470.010.014.494.494.484.530.010.010.210.21 引脚型号1112131415161718192074LS5730.010.004.464.474.514.454.464.474.464.4774L1484.524.534.520.014.494.4974LS2470.260.260.260.260.254.502.2 倒计时电路时序电路时序图，其中必须包括NE555的Q端，个位74LS192的QA、QB、QC、QD、，十位74LS192的QSA、QSB、QSC、QSD、S。（参考样式）图10倒计时时序图四、结论通过本次八路数字抢答的资料查找、方案的设计、电路仿真，电路板设计及制作、电路板的焊接、元件XXXXXXXXXXXXX各引脚之间的连线、分模XXXXXXX块对电路板进行调试和测试过程，比较完善地完成了整个电路的设计。从总体上来说XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX五、实验总结及心得体会1、整个设计过程所做的工作1.11.21.31.41.51.61.71.81.91.101.111.121.131.142、通过设计后的收获2.12.22.32.42.52.62.72.82.92.102.112.122.132.143、设计过程中存在的问题及解决的办法3.13.23.33.43.53.63.73.84、通过本次设计，回答下面三个问题4.1我想做什么？进步加XXXXXX己的知识和XXXXXXXX实际操作能力，利用空XXXXXXXXXX间多多了解各XXXXXXX设计方案学习别人XXXXXXX，来为自己的设计做XXXXXXXXXX不断培养XXXXXXX