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三路 抢答器 设计 电路图 三路抢答器

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数字电路课程设计报告书 题目： 三路抢答器 学 院 名 称 ： 计算机学院 学 生 姓 名 ： 专 业 名 称 ： 计算机科学与技术 班 级 ： 时间 ： 一、 设计任务和要求： 1. 抢答器同时供 3 名选手抢答，分别用 3 个按钮 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 码管上显示，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。 4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间 为 8 秒 。当主持人启动 开始 键后， 定时器进行计时（ 0 人抢答，数码管显示对应的选手编号，且红灯亮，当 所有选手闭合自己对应的开关时，编号数码管清为 0。 6. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效， 计数器 停止工作，显示器上显示 选手的编号和抢答的时间 ,绿灯亮，并保持到主持人将系统清除为止。 7. 如果定时时间已到 ， 无人抢答，本次抢答无效，定时显示器上显示 8,且 黄灯 亮 以 示警告时间已到 ,若有人抢答， 显示抢答人组号 并锁存 ,直到主持人将系统清零， 即黄灯灭，两个数码管显示都为 0。 二、 实验框图 ： 1、 设计方案 ： 抢答器具有锁存、定时、显示 功 能 。抢答之前，两个数码管显示为 0，即主持人没有按下开始按钮之前，有人抢答，亮红灯给以警告，数码管显示对应的选手编号，当选手闭合自己的开关时，对应数码管显示为 0；当主持人按下开始按钮后，进行抢答，若有人抢答，锁存器锁存选手号和抢答时的时间，同时亮绿灯，直到主持人清零，系统才能再次正常工作；如果时间已到，没有人回答， 黄灯亮，即在 8 秒的时刻，如果有选手抢答，锁存器锁存选手号，数码管并将选手号显示出来，直到主持人清零。 、 系统框图 ： 当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行 计 时，并通过译码器在 数码管 中显示。当 某 选手按开关键时， 通过控制电路控制锁存器的使能端 ，并在锁存器中锁存，在输出端产生相应的开关电平信息 ， 然后在译码器中译码，将编码器输出的 8421换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。 三、 单元电路设计： 1、实验器材 器件名称 数量 备注 器件名称 数量 备注 74 二输入与非 74 非门 74 二输入与门 74 四输入与非 74 二输入或门 74 译码器 74 锁存器 74 加法计数器 555 1 定时器 电阻 4 电容 2 数码管 2 导线 若干 161 全加器 抢答按钮 75 锁存器 48 译码器 显示译码 555 秒脉冲产生器器 48 译码器 显示译码 控制电路 主持人开关 报警灯 脉冲产生电路 由 555 定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为计数器的 冲，电路如下图所示： 5V C k 7 0 7 u 0 1 +5V 电源， 2 为 100K,R 为 3 管脚为 冲的输出端 ,接发光二极管可测试是否有脉冲产生 。 脉冲波形图： 3、 定时电路： 由计数器 7474数码管构成 。 此电路用一片 74161 来实现模 9 的计数器，用同步置数法来实现，当计数到 1000 后，抢答无效。 利用到 1000 时的状态，可以领用最高位 出的高电平取非与脉冲信号相与，使计数器上没有脉冲信号，计数器停止计数 ,停止到某一 状态，同时也可以利用最高位控制黄灯，到 1000 时最高位是高电平，说明时间已经到了，黄灯亮， 0 到 主持人开关闭合时，计数器在不停地装载数据，输入引脚都是 0，所以输出也是 0，在抢答开始之前数码管使显示就为0。当主持人打开开关时，异步清零端 同步 置数 端 接高，计数器正常工作。有人抢答时，利用锁存器引脚输出的电平控制使能端 计数器停止工作。计数器的 它从 0000 到 1000，其状态转移图如下： 定时电路图： A L S 1 6 1、 抢答 电路 由 74发器， 74码器和数码管组成 该电路完成两个功能：一是分辨出抢答的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是其他选手按键操作无效。 这两个功能 只能在抢答时间内和超时使用，而且要配合芯片所对应的门电路才能实现以上描述的功0000 1000 0111 0100 0010 0011 0110 0001 0101 /0 /0 /0 /0 /0 /0 /1 /0 /0 工作过程：开关 S 开始接地，锁存器输出端 为 0，且开始时 3 个选手开关均接地。 计时没开始， 在主持人 打开开关 前如有选手拨动开关则红灯亮同时数码管显示其号码 ，红灯亮主要是锁存器的四个非门接到四输入与非门上，只要有选手打开自己的开关，四输入与非门就 输出高电平，加上一些门电路，则红灯亮。 当主持人 打开 开关接通后，计时器开始计时，此刻选手 可以打开自己的 开关，显示器显示其号码 ,且锁存器此时锁定，其余输入均无效 ，绿灯亮 。绿灯的亮是由四输入与非门，和计数器输出最高位的非一起控制，经过门电路，则绿灯亮。当主持人闭合开关时，系统清零，可以重新工作。在设计时，由于没有或门的使用，只用了触发器输出的非门端口。 锁存器输入 锁存器输出 2 1 3 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 抢答电路图 ： 134 L S 7 5、整体 电路图 5134 L S 7 5 2L O A L S 1 6 1，这样才能观察到电路的实现与所设计的理论是否相符。如果有问题就要从电路的连接，导通，以及各芯片引脚值进行分析，直到电路正常工作。本次实验不足的地方就是在抢答之前没有进行对选手抢答的锁存，在仿真环境中设计了，也实现了，还不是很完美，就不再描述了。 四、 遇到的问题及解决方案 领到了实验的器材和工具， 设计电路图的问题不多， 在连接和调试的过程中遇到了不少的问题。但是通过自己的思考还有老师 的 帮助还是得到了解决。 在仿真环境下模拟好电路图，可以正常工作，但在实际 中就不行，所以要联系实际。 按照电路图接好电路后，分模块进行调试。先调试 脉冲产生电路， 可以加一个 测试脉冲是否正常 。 抢答电路的部分，出现最多的就是 面包板的问题，模块连接好，就是不能正常显示，用万用表的测，芯片的引脚与相连的引脚不导通，换地方重新接，或者用导线直接连接引脚，问题才得以解决。调试 定时电路时，出现的又是新问题，引脚都导通，就是计数器不工作，所以用万用表测试芯片上每个引脚上的电压值，分析出出现问题的原因，也可能要检查上一级的电路是否正确，也就是芯片的输入是否正确。第 一个问题是：在模拟环境中模拟时，两路输出的可以接同一条线，但在试验中要用或门，只用这样引脚上的电压值才不会出错；第二个问题是：测完引脚的工作电压、以及输入电压均正常，输出也基本正常，换个计数芯片后，电路正常工作。在控制电路的调试过程中，要统一全局，总结以上出错的原因的经验，在进行分析，比如：在主持人没按开始按钮之前，选手违规红灯亮，主持人按下开始抢答时，选手抢答红灯、绿灯都亮，超时之后，红灯也亮，通过检查电路，除了电路连接错外，还有线路不通，这个问题解决后，整体电路基本可以工作，就是有的线路会出现不稳定。 在完成以上的功能后，还有一点不完美的就是，在抢答之前，选手抢答没有锁存。这次完成的基本电路中，有人抢答就会亮红灯给以提示，之后在仿真图中加了抢答之前的锁存，在连接电路图中还有问题，需要一个专门的清零开关，和主持人的开始开关。 五、 心得体会： 这次实习主要是针对我们所学的数电知识中各种芯片的理解和应用， 以及设计电路的基本步骤。 现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么？我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。 在设计电路的一般步棸：首先要分析每个芯片的基 本功能、工作的状态；其次分析所设计电路的功能，以及应用芯片来实现。最后就是搭电路、调试，最重要的就是调试，把理论变成实际。 我所设计的抢答器主要是 : 1、 由具有锁定功能的 D 触发器 74输出的 四 个非经过一个四输入与非门的非和主持人的开关的或门反馈到其 是能 端的 常工作时为“ 1”，不工作时为“ 0”）来进行锁定选手的抢答，和显示提前抢答的选手号（，然后经过 一些门电路 到 为 0，故锁定其他选手的抢答） 2、 74现主持人这块的 8 秒 的计时，利用四个输入端全接“ 0”，输出端 与非到置数端 /现模 9 计数，然后是主持人开关、 555 产生的 冲， 74出端的 与非，以及 7475 的输出的四个非经过一 些门电路 来控制 74 冲，目的是实现选手抢答计时停止；计时到 8 时计时也停止，避免循环的计时 ，也控制黄灯的的显示 ；以及主持人开关进行清零控制。 3、 进行红灯和绿灯的控制，通过主持人开关以及 74 通过这次实习使我深深的体会到了理论与实践的结合的重要性，所学的要运用与实 际中，在进行实验板的连接时体会很深，在电脑上已经成功的仿真，而在连接电路板时发现经常出现不了效果， 最深刻的就是模拟中两个输出的可以接到一起，但在实际中就是不行，必须用或门连接才行，所以设计电路中必须注意每条线上要有输入输出。在搭电路过程中， 不是面包板的问题就是连接线的问题，或者芯片的问题， 测试引脚的导通性和结合电路图测试引脚的电压值，分析原因，改正电路， 直到结果的出现。这次实习在调试中运用更多的万用表，用它可以测量各种东西，特别用于结合理论测量该高的 引脚 的电压是否为高，或者电路通不通的问题，发现自己电