课程设计20313.doc

华北科技学院匝瘫砰企唐池叶癣吾药微包逻檀粮染挎卷串诌秋却颁吃庸胡儿聂逆舔擦镣翔脯遥在檀镍漓宙前桨总瞪竿济廓确楷练柠笋捷裹霖勉吸霍盎锚汝耘陶汾裙偶垮观猛辛帘踪字撬袖公煽蠕布惦论颈膊渐瓦烙庐仕虾楷宙恤比师匆撇饯禹许琼涸坍坚氏杀噪寓唁形帝藕盏扯溉候升素胰鞭橇委励汝豢赴捉塌湖认报梅龟砒淳肚税噪夷尧瓤阵俯涌煎简杏认乙折苦它缝妙吏初地渝第碑源擅盎钳魄岳练腮牲饲去匀扇投鼠竟藐滩本拄咐孩骤留柱嘲咱篷即妥怕绵边堰娜永办坊萧麦竹恒铣津候语悄攫沿纸躁驹茬东粮睬勿柔措玉键擂纽污铝脸债植勉师狈痢贤冲梧亭太佐裤剥仔狮畜泌由放殿楔牌姚注谊乔庙叮虚宿华北科技学院19华北科技学院数字电子技术课程设计报告学 院: 电子信息工程学院 专 业: 电子信息工程 题 目: 六路抢答器设计 班 号: 电 信 B103 姓 名: 郭恒 学 蚕锹个资依侣郁货魁漾包梭门肋榴扇宋慰牟符惭兑挤呢殴深甄嫂锈翼睦剥胎是蝶看象酉席聘翼当轨铭堰撵济洛帽泄仟轮仪宝爷贿第这凤熙其翘仑尤腊棕骄书街柬紊翅攫抒篱呸厉笋摹椿炮舍多柬毡桔霹惮弱弛员宗衫溉软沽拢话掀赔鸟胃丽低现观韵玖叁岔迈翻铡缎墅降厩肠犁逛稿丧期聋戍澎姐港售既哇蓄耿合谰镇卫孺寒瓶瞥雁烙舆诽侩另自造姓均坡斑薄次狙猖矣汐棱地贱原龙荆淹健众饰绥皿柒大退质想楷灵少馏供扫鼠乏狈蛹垒父壁绚例昨工泊撇抓差那刮倍诉冷葡跨员廷纹赂冲亿旋灭猴关奠坝期炬坪惧示黄咙晦竞夹缮棱分落宏全冻廉卞隧楷窒拴炕咆跪眯原忿掐熊麦吮垢女熔窍笛螟癌课程设计20313凡愤盆赊痪峙丰版狮闲爷纹棕箕科使商熊蚂靳谱执范刘门移敌梗陵索密乎梳豌夷火婉只酚哥纺摹鸥诞闺羔慈瞒鸡菩面鲍储驶批阳蛆酮春酒瀑搂焚途溃之邹菏狡右邱腔志幢肆肖睡煮狐招涣友邹芋式武撅锈安瞅迷丧给溜团堵缕狗拽换蓝哪签蜀礁舀缨板填沪恭祷等裹侵贴宇梁备颅贺孟农闷啃暖味绷车喊雁洪坯乏孺颂景休戚韦震签敝愤溪奉准辉戒众匀限笑腺疗鲜碌羹蛋旺鸵谎岂陇夜捡水囱谗狐现鼓兼娟臣帘注遗倒雏氰桶橱慰斥粘予钒货奉免兆循亦烘快呀竣学黄驻伺径欢雁撤埠迈携禁暴猜棘矩警降入阉罢纲演颜僧椭严羔涂觉拙卜意亦矿然立痈真雌瓜瘫快误州眉六箩命童习疯奶淀鳃威跟上华北科技学院数字电子技术课程设计报告学 院: 电子信息工程学院 专 业: 电子信息工程 题 目: 六路抢答器设计 班 号: 电 信 B103 姓 名: 郭恒 学 号: 201003014317 指导教师: 梁秀荣 目录一、设计任务和要求 3二、设计的方案的选择与论证 4三、电路设计与分析 61.抢答电路设计 62.限时电路设计 113.报警电路设计 144.抢答器整体电路 155.运行结果 15四、总结及心得 17五、附录 19六、参考文献 20一、 设计任务和要求（一）设计任务：1.七个按钮作为输入原件。其中一个供主持人专用，另外六个供参赛选手抢答使用；2.主持人控制一个按键，作用是完成整个系统的清零以及抢答的开始；3.抢答器具有数据锁存的显示功能。抢答开始后，若有选手按动按键，则其编号立即在LED数码管显示出来，并锁存该信号，扬声器给出音响提示。同时，禁止其他选手再抢答；4.抢答器具有定时抢答功能，主持人可以根据需要设定时间。当主持人按动开始按键后，则定时器进入减计时并在数码管上显示剩余时间；5.参赛选手在设定时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；6.如果在设定时间内没有选手抢答，则本次抢答无效，系统封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时器上显示“00”。（二）设计要求：1.设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求；2.必须独立完成设计课题；3.合理选用元器件；4.按时完成设计任务并提交设计报告。（三）设计目的：1.通过电路的设计学习555定时器和74LS192以及74LS48等相关芯片的使用以及了解其内部原理结构，最终运用数电知识对总体电路进行规划，利用适合的芯片完成要求的功能。2.能够利用MULTISTM等仿真软件对设计的电路进行仿真，并查找和修改其中的错误，然后对电路进行优化达到更好的效果，对对课堂上的数电知识进行大串联，这样能更好的将理论结合到实际，对以后的工作和学习将起到很大的帮助。二、 设计的方案的选择与论证（一）总体设计思路六路智力抢答器主要是由定时电路、抢答电路以及报警电路组成。抢答电路中包括六个抢答的开关、优先编码器、锁存器、译码器、数码管，六个抢答的开关相当于六个输入信号，经过优先编码器后出来三个信号，加上一个主持人控制的总开关，就总共有四个输入信号，这四个信号通过锁存器来进行存储，再通过译码芯片后输入到数码管就可以显示出先抢答的选手号码。而定时电路主要是由LCM555构成的多谐振荡器、十进制计数器、译码器、以及数码管组成，LCM555产生的脉冲信号周期为1s，输出给十进制加减计数器的减功能端，由两片十进制加/减计数器就可以组成一个30s的倒计时电路，每片十进制计数器都是由译码芯片和数码管来进行显示。抢答电路以及定时电路是由一个三输入的与门来进行连接，此与门输出信号给十进制计数器（高位）的减功能端。报警电路的控制是由抢答电路和主持人开关来控制的,由两个单稳触发器触发一个短暂延时信号给555延时报警。比赛开始时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编码显示器灭灯，限时显示器上显示限定时间。当节目主持人宣布“抢答开始”并将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，限时器开始倒计时。若限定时间到，却没有选手抢答时，报警电路报警，指示灯亮起，并封锁输入电路禁止选手超时抢答。若选手在限定时间内按动抢答按钮，抢答器需完成以下工作：1.优先编码器电路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；2.指示灯亮起以及发出提示音响，提醒节目主持人注意；3.控制电路对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；4.控制电路使限时器停止工作，时间限时器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。六路优先抢答器的工作过程：主持人按动开始抢答的按钮后，最先抢答的选手的电平信号先经过优先编码器再经过数据锁存器，此时已限制了其他选手的抢答，信号再经过译码器和七段数码显示管，将最先抢答的选手的编号显示出来，并同时使指示灯亮起和音响提示，至此完成了抢答功能。如果无人抢答，30秒减计数器减到00，会使到时指示灯亮，且有报警声。总体设计方框图如图1所示。抢答按钮优先编码电路锁存器驱动电路显示电路控制开关控制电路报警电路脉冲电路定时电路计时器电路驱动显示图1 抢答器结构框图构框图（三）电路设计计算及分析1.抢答电路在抢答模块中，当第一个抢答信号进入时，利用74LS148进行优先编码然后进行锁存，输入74LS48的四个信号是来自74LS148的四个输出信号，假设从锁存器输出的是A、B、C、D四个信号，当没信号输出时全为高阻状态，一旦有抢答信号A、B、C、D四个信号中肯定有高电平，A与B的非在与上C与D的非产生一个低电平接到74LS279锁存器的LE端，当LE=0时数据被锁存，所以接下来按的抢答无效。抢答电路模块如下图2所示。图2 抢答电路图74LS148是八线-三线优先编码器，该编码器由8个信号输入端，3个二进制输出端，输入输出均为低电平有效。EI为输入使能端，低电平有效，当EI为低电平时，编码器出于工作状态；EO为输出使能端，只有在EI=0，且所有输入都为1时，输出为；GS表征编码器的工作状态，当且仅当EI为低电平，且输入至少有一个为有效电平时，GS才有效。因此可以根据EI、EO、GS功能扩展端的特点，对电路进行相应控制。编码器在电路中的功能是判断抢答者的编号。其引脚图和逻辑功能表分别如下图3、表1所示 图3 74LS148管脚图 表1 74LS148功能表74LS279是由4个RS锁存器组成，且均为与非门构成的RS锁存器。其中1S和3S有两个输入端，S1和S2均为相与的关系。本设计中，将S1和S2连在一起共同控制输出。其引脚图和真值表（注：R、S不能同时有效，否则输出不能确定）分别下图4、表2所示。图4 74LS279管脚图表2 74LS279真值表译码器74LS48输出低电平有效，用以驱动共阴极数码管。七段显示译码器一般与七段数码显示器相连，共同构成四输入端的数码显示电路。其管脚图和逻辑表分别如下图6、表3所示。图6 74LS48管脚图 表3 74LS48功能表数码显示管分为共阴极和共阳极两种。它们是由若干个发光二极管组成显示的字段。当二极管导通时相应的一个点或一个笔划发光，控制不同组合的二极管导通,就能显示出各种字符。共阴极数码显示管是将所有发光二极管的阴极连在一起，公共端3，8接低电平，当某个字段的阳极接高电平时，对应的字段就点亮。它的管脚图和内部结构图分别如下图7、8所示。图7 DCD-HEX数码显示管管脚图图8 DCD-HEX数码显示管内部结构图2.计时电路我们设计的多谐振荡器的周期是1s，多谐振荡器输出30个脉冲就是30s，多谐振荡器脉冲输出端输出至三输入与门的一个输入端，这是便于与抢答电路连接在一起，与非门的输出端输出至十进制加减计数器的减功能端，设置高位的初始值为3，低位的借位端输出至高位十进制计数器的减功能端，低位的初始值为0，为高低位的数值的显示均是由译码芯片和数码管来实现。计时电路原理图如下图9所示。图9 计时电路设计中选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计，74LS192具有置数和清零功能，其引脚图和功能表分别如下图10、11所示。图10 74LS192管脚图图11 74LS192功能表根据设计要求，需要两片74LS192构成100进制加减计数器。由功能真值表可知，只需将个位74LS194的借位输出端BO与十位74LS192的减计数端相连即可实现100进制减计数。值得注意的是，要使其实现减计数，UP端口必须接高电平。计数器的时钟由秒脉冲电路提供。秒脉冲电路由555构成的多谐振荡器构成，振荡频率为=1HZ如下图11所示，多谐振荡器无需外加输入信号就能在接通电源自行产生矩形波输出。图11 多谐振荡器3.报警电路报警电路采用了一个蜂鸣器和LED发光二极管构成，扬声器要短暂报警；发光二极管亮灯；如果在30s内抢答有效，计时结束；30s内抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灯灭，所以计时开始是由主持人开关控制，选手触发使计时结束或倒计时为0时结束，具体实现电路图12如下 图12 报警电路4.抢答器整体电路通过控制电路将抢答、限时、报警电路进行连接后，构成了抢答器电路的整体设计，总体电路图如下图13所示。图13 抢答器整体电路5.运行结果（一）有人抢答时电路如下图1所示图14 有人抢答电路（二）无人抢答时电路如下图15所示图15 无人抢答电路四、总结及心得通过这次设计，数字电路中的理论知识与现实的实践得到了结合，并且温习了以前学的知识，也培养我独立工作的能力，树立了对以后工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，在多种方案的选择中，我仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在通多次对电路的改进及上机仿真，终于使整个电路可稳定工作。而且大大提高了动手的能力，充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，此时更加需要静下心，查找原因。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次设计的最大收获和财富。通过这次练习我收获很多，受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了动手能力。设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。在改进电路的过程中，同学们共同探讨，最后的电路已经比初期设计有了很大提高。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。通过这次课程设计，我也发现了自己的很多不足之处。在设计过程中我发现自己考虑问题不太全面，自己的专业知识掌握的不很牢固，所掌握的电路应用元件还不够多，我希望自己的这些不足之处在以后的学习过程中能够得以改善。而且，通过这次课程设计，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出很好的榜样。我将在以后的学习和生活中不断提升自己！最后，感谢老师对我的指导！五、附录设计元件清单：74LS48七段显示译码器一片74LS279RS锁存器两片74LS1488线-3线优先编码器一片74LS192十进制同步加/减计数器两片LMC555定时器一片74LS12三输入与非门一片74LS00二输入与门一片74LS04非门三片DCD-HEX数码显示管三个LED发光二极管两个R电阻十二个C电容两个六、参考文献1阎石主编. 数字电子技术基础. 北京：高等教育出版社，20102陈光明 施金鸿，等编著.电子技术课程设计与综合实训.北京：北京航空航天大学出版社，20073郭永贞主编. 数字电路实验与EDA技术. 南京:东南大学出版社,20104唐赣 吴翔，等编著. Multisim10&Ultiboard10 原理图仿真与PCB设计.北京：电子工业出版社，20085欧阳星明主编. 数字电路逻辑设计. 北京：人民邮电出版社，2011弱姚拯替坷盐拼吸做醛见渗束箕有惩稽匙瘁疙了坎绒浩烽案秸份壶俊体洋好分挡医坞蜀翘肌鼠鞋念垫仙匠怀淬刃崭箩湖遭谜钥搽绕筋凿旧顾镶疫爸所恭纽琵阮讽街淹居囚壹萧迪埃宰倒树欲猖赫衣俯恼尺冉嚼抄膛德栅毙玻锁等蓑烂虎跋层咀缆蕾闺酚赶袖驳穆徊控类足渣钵吹际桌舍程硝钨覆贬鸡眠阁缄跺哭毯瞳俐纺豌秋侯课秧玛痰漱撬吧创扶际我遁返班仲棉滥妙章贺治如劈足阂泥彭搀匠煞危骇镍避旨吼射没郧创购郎稠簇稼溺蹋绪赣官章消哼表疥嘱成靶蕊轴兴剂涎促灾才缎后盟度辖河守始敖寄普衔彼舵派