数电课程设计 (2).docVIP

数字电子线路 设计报告题目： 8位数字抢答器设计 院系： 电气信息工程系 专业： 电气工程及其自动化 组长： 李扬 学号： 20100604092 组员1： 魏少飞 学号： 20100604091 组员2： 任业权 学号： 20100604093 组员3： 程金桩 学号： 20100604094 组员4： 刘炳建 学号： 20100604095 组员5： 学号： 组员6： 学号： 指导教师： 2012年5月28日 数字电子线路 设计报告一、选题目的和意义：选题的目的：1进一步掌握数字电路课程所学的理论知识，对数字电路课程有更深次的了解和认识。2熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。3了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学的分析和解决问题，并具备这种解决问题的能力。 4培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度，在以后的学习中能更好的去应对。5初步掌握电子线路的设计方法，培养独立工作能力，为以后的工作和发展奠定基础。选题的意义：通过课程设计，让我们对数字逻辑的基本内容有进一步的了解，特别是时序逻辑电路的设计。能把上学期学到的数字逻辑理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常用的集成芯片有一定的了解，在电路设计方面有感性的认识。而且在进行电路设计的时候遇到问题，通过独立的思考有利于提高解决问题的能力。这次的课程设计，让我们更明白了数字逻辑电路设计的一般方法，也为我们提供了一次动手实践的机会，增强动手实践的能力，更让我们有了理论联系实际的意识，平时在书本上会的东西等真正实践去做的时候就错了，这其中更要求我们有严谨务实细心的态度。学生姓名任务分工学生姓名任务分工学生姓名任务分工李扬设计填写电路仿真魏少飞查找资料录入器件任业权查找资料核对结果程金桩查找资料录入器件刘炳建实验核对查找资料二、主要研究内容：抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，竞赛者可以分为若干组，抢答时各组对主持人提出的问题要在最短的时间内做出判断，并按下抢答按键回答问题的器件。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。8位数字抢答器的设计研究内容包括以下几点：1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。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，且一次抢答的时间由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统通过一个指示灯报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。三、设计的方法及步骤：1. 抢答器供8名选手比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。这个功能只需要通过管脚分配把按钮分配到实验版上的拨动开SW0到SW7关，让每个选手拨动开关后产生相应的信号就可以了。不同的选手拨动按钮发出信号通过74LS148编码器进行编码，编码后输出信号进行下一步的译码和锁存。 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。在这里首先通过管脚分配把开关S分配到相应一个拨动开关，这个就是开关SW16。该开关联系到一个相应的线路，这个线路通过与非门连接其他信号，从而达到清零的功能。 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，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。74LS373具有锁存功能，可以在一个选手按下按钮后进行锁存，其他的选手不能在抢答。锁存相应的编号时，由于编码器编的是从0到7，如果0号选手抢答，与清零的时候可能造成混淆，所以要加上加法器，对编码器的0到7都加上1。加法器是用74LS83这样在后面的74LS47译码器上就可以显示1到8的号码。 4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。74LS192具有减法功能，通过使用74LS192可以对设定的时间进行自减。只需要给定74LS192秒脉冲就可以。同时74LS192结合74LS47可以对所设定的抢答时间和选手抢答的时间显示出来。5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。选手进行抢答，通过编码器，锁存器，加法器，译码器，显示出来。当某个选手抢答有效，通过74LS148编码器的GSN端口连接到控制清零端的与非门就可以进行禁止其他选手的抢答，同时把该选手的号码显示在数码管上，同时通过74LS148编码器的GSN端口可以停止74LS192的脉冲，从而让脉冲停止，达到显示抢答时间的效果。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统通过一个指示灯报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。当时间到的时候，减法器74LS192的十位的LDN端口发出一个高电平，在这个端口上连接上一个显示灯，作为报警用。同时减法器74LS192的十位的BON端口会发出一个低电平，可以连接到脉冲上，让脉冲停止，数码管上显示的是00.四、实验设计（相关原理框图）：1）抢答电路此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。原理图如下：2）加减法计数电路此部分电路主要完成的功能是实现每一组的加减记分功能。原理图如下：3）倒计时电路此部分电路主要完成的功能是当主持人按下开始抢答按钮后，进行30s倒计时，到0s时喇叭发出“嘀-”的声音。原理图如下：4）抢答信号发声电路此部分电路主要完成的功能是在选手按下抢答器后发出“嘀-嘟”的双音音响并持续2-3s。原理图如下：5) 语音信号的放大输出电路此部分电路主要完成的功能是将555定时电路产生的高低电平以语音信号输出，将两个555定时电路的out端通过或门后输入进三极管进行放大。原理图如下：五、结果及讨论：1：抢答电路中第五路抢答器抢答后的显示，同时对应的发光二极管发光，如下图：2：加减法计数电路中通过加减计数调节到数字11（下面是高位），如下图：3：倒计时电路在倒计时过程中555定时电路不工作（下面是高位），无输出波形，如下图：当倒计时显示00时，555定时电路开始振荡，如下图：4：抢答信号发声电路当74195工作即支持人按下开始抢答开关，有两个不同频率的波形输出，如下图：在完成各个部分的实验设计仿真后，就需要将各部分连接起来，由于都是由抢答信号控制，所以只需要将抢答信号输出，作为其他电路的控制源。具体的过程是将显示组