数电八路抢答器.doc

广州科技贸易职业学院数字电路课程设计题 目 八路抢答器的设计 .姓 名 戚 志 斌 .系 部 机 电 系 .专业班级 08通讯及信息A班 .学 号 0832411121 .指导教师 饶 明 辉 .日 期 2010 年 1 月 4 日.目 录设计说明书- 1 -1、引言- 1 -2、设计任务及系统功能简介- 2 -2.1 基本功能- 2 -2.2 扩展功能- 2 -3、原理方框图- 2 -4、实现的原理与电路- 3 -4.1 抢答器总体方框图- 3 -4.2 单元电路设计- 3 -4.2.1 优先判断与编号锁存电路- 4 -4.2.2 七段显示译码器与数码管- 6 -5、在设计过程中发现的问题和所做的改进- 8 -6、组装与调试- 8 -6.1 使用的主要仪器、仪表- 8 -6.2 电路调试- 8 -6.2.1 静态调试- 8 -6.2.2 动态调试- 8 -7、总结- 9 -8、后感- 9 -附录A 实际电路板展示- 11 -附录B 元件清单- 11 -数字电路课程设计设计说明书单位：广州科技贸易职业学院 班级：08通讯及信息A班作者姓名：戚志斌 学号：0832411121 指导老师：饶明辉八路抢答器摘要：本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。该抢答器除具有基本的抢答功能和数显的功能，还具有检测数码管的工作情况，以防数码管的部分笔画不工作而影响结果。关键词：八路；抢答器；设计；检测；数码管The 8-wire competition vies to answer firstAbstract：This paper presents a series of 74 commonly used integrated circuit design using a digital display Octal Responder circuit composition, design ideas and functions. The Responder and have a basic function of several significant features, also has tested digital pipe work. To prevent the digital control part of the strokes do not work, affect the outcome.Key words：Octal, Responder, design, testing, digital tube1、引言在电视和学校中我们会经常看到一些抢答的节目，如果要是让抢答者用举手等方法，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性，比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。为了使这种不公平不发生，只有靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性。2、设计任务及系统功能简介2.1 基本功能（1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按键S0 S7表示。（2）设置一个系统清除按键，该开关由主持人员控制。（3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动抢答按键，锁存相应的编号，在LED数码管上显示选手号码。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。2.2 扩展功能（1）设置一个检查数码管开关S，该开关由后台工作人员控制。3、原理方框图如图3-1所示为抢答器的结构框图，它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，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成检测数码管工作情况。图3-1 抢答器结构框图4、实现的原理与电路4.1 抢答器总体方框图如图4-1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，后台工作人员将检测开关S置“检测”状态，数码管在正常清除下，显示“”；当后台工作人员将检测开关S置“抢答”状态，主持按系统清除按键，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人松开，宣布“开始”，抢答器工作。选手按动抢答按键，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。如果再次抢答必须由主持人再次按动系统清除按键。图4-1 总体方框图4.2 单元电路设计总电路设计如图4-2所示。本抢答器使用优先编码器74LS148、锁存器 74LS279和译码显示器74LS48实现数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比，有结构简单、成本低、制作方便的优点。实用可靠、成本极低，十分适合学校教学使用。图4-2 抢答器原理图4.2.1 优先判断与编号锁存电路优先判断与编号锁存电路如图4-3所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS279 来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：系统清除按键按动时，74LS279的四个RS触发器的置0端均为0，使四个触发器均被置0。1Q为0，使74LS148的使能端=0，74LS148处于允许编码状态，同时1Q为0，使74LS48的灭灯输入端=0，数码管无显示。这时抢答器处于准备抢答状态。当系统清除按键松开时，抢答器处于等待状态。当有选手将按键开关按下时，抢答器将接受并显示抢答结果，假设按下的是S4，则74LS148的编码输出为011，此代码送入74LS279锁存后，使4Q3Q2Q=100，亦即74LS148的输入为0100；又74LS148的优先编码标志输出为0，使1Q=1，即=1，74LS48处于译码状态，译码的结果显示为“4”。同时1Q=1，使74LS148的=1，74LS148处于禁止状态，从而封锁了其他按键的输入。此外，当优先抢答者的按键松开再按下时，由于仍为1Q=1，使=1，74LS148仍处于禁止状态，确保不会接受二次按键时的输入信号，保证了抢答者的优先性。（74LS148为8线3线优先编码器，表1为其真值表，图4-4为逻辑图；74LS279为四个/R/S 锁存器，表2为其真值表，图4-5为逻辑图。） 图4-3 优先判断与编号锁存电路 InputsOutputsEI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHLLH表1 74LS148真值表图4-4 74LS148逻辑图InputsOutputsHHLNot sure表2 74LS279真值表图4-4 74LS279逻辑图4.2.2 七段显示译码器与数码管七段显示译码器与数码管如图4-5所示。7段显示译码74LS48将锁存器74LS279的信号译码，输出给数码管。当后台工作人员将S置于GND，=0，使灯测试输入端（图中3号）=1，这时测试数码管工作情况；当后台工作人员将S置于Vcc，=1，使灯测试输入端（图中3号）=1，这时正常译码。（74LS48为4线七段译码器/驱动器，表3为其真值表，图4-6为逻辑图）图4-5 7段显示译码器与数码管InputsOutputsDCBAabcdefg0HHLLLLHHHHHHHL1HXLLLHHLHHLLLL2HXLLHLHHHLHHLH3HXLLHHHHHHHLLH4HXLHLLHLHHLLHH5HXLHLHHHLHHLHH6HXLHHLHLLHHHHH7HXLHHHHHHHLLLL8HXHLLLHHHHHHHH9HXHLLHHHHHLLLL10HXHLHLHLLLHHLH11HXHLHHHLLHHLLH12HXHHLLHLHLLLHH13HXHHLHHHLLHLHH14HXHHHLHLLLHHHH15HXHHHHHLLLLLLLBIXXXXXXLLLLLLLLRBIHLLLLLLLLLLLLLLXXXXXHHHHHHHH表3 74LS48真值表 图4-6 74LS48逻辑图5、在设计过程中发现的问题和所做的改进在完成电路的焊接，进入调试阶段时，抢答器显示电路出现了不稳定的问题。主要表现在数码管部分笔画不能显示。开始我以为是芯片或数码管出了问题，于是对芯片进行了逐个排查，确定芯片没有损坏后，我们开始检查导线的焊接情况。我们利用万用表对接线处逐个进行了排查，最后发现某芯片的一个引脚处的导线松了。我对导线进行了重新焊接，过后系统恢复了正常。6、组装与调试6.1 使用的主要仪器、仪表5V直流稳压电源；万用表；6.2 电路调试6.2.1 静态调试使用万能表测试引脚连接情况，注意有没有错误连线，引脚之间有没有误连。6.2.2 动态调试 接上5V直流电源，将系统清除按键按下。74LS279的四个RS触发器的置0端均为0，使四个触发器均被置0。1Q为0，使74LS148的使能端=0，74LS148处于允许编码状态，同时1Q为0，使74LS48的灭灯输入端=0，数码管无显示。这时抢答器处于准备抢答状态。当将系统清除按键放开时，抢答器处于等待状态。当有选手将按键开关按下时，抢答器将接受并显示抢答结果，假设按下的是S4，则74LS148的编码输出为011，此代码送入74LS279锁存后，使4Q3Q2Q=100，亦即74LS148的输入为0100；又74LS148的优先编码标志输出为0，使1Q=1，即=1，74LS48处于译码状态，译码的结果显示为“4”。同时1Q=1，使74LS148的=1，74LS148处于禁止状态，从而封锁了其他按键的输入。此外，当优先抢答者的按键松开再按下时，由于仍为1Q=1，使=1，74LS148仍处于禁止状态，确保不会接受二次按键时的输入信号，保证了抢答者的优先性。7、总结 本设计详细介绍了抢答器的设计方案，功能及在设计过程中所做的改进。这种抢答器主要是基于74系列集成芯片，成本较低，且基本能够使用于学校的一些活动中。改进设想及建议：（1）我们设计的作品主要是用74系列集成芯片来完成的，在焊接的过程中由于芯片的引脚过多，布线工作不是很方便。有时候还因为某一跟线没有焊牢，造成电路的不稳定，这些都是有待改进的。我们的想法是根据单片机原理及相关知识对我们的设计进行一些改进。（2）选手号码的显示问题：在设计过程中，我发现按下抢答按钮后，我希望其在七段数码显示管上显示的选手号码是1到8，这样符合我一般的思维，而按照我一开始所做的设计，数码管只能显示0到7，我在认真研究体设计方案和7448译码器的功能表（见表3）后，发现解决此问题只须将显示0改为显示8，而其他的显示则不改变。由表3可以看出，将7448的A3端置1，其他位置0。我们通过观察表3看出，只有在字形（见表3）为0时，A2、A1、A0=1，其他均为0。于是我们就将A2、A1、A0 三端先接入非门7404，然后将他们接入与门7408，7408的输出接7446的A3端，这样就实现了显示8的功能，其他的数码的显示并无影响。（3）增加定时电路、报警电路等。8、后感课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。第一，接到任务以后进行选题。选题是课程设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，这开始的第一步是具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至南辕北辙，难以到达目的地。因此，选题时一定要考虑好了。第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料室去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。第四，有了研究方向，就应该动手实现了。其实以前的三步都是为这一步作的铺垫。通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，就像人们常说的温故而知新嘛，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在此要感谢我的指导老师，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所