数字电路实验设计new

1、 学生毕业设计报告智力竞赛抢答器的设计与制作 作者 系（院） 专业 年级 学号 指导教师 日期 学生诚信承诺书和论文使用授权说明样张（A4纸210297mm）学生诚信承诺书本人郑重承诺：所呈交的设计报告是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，报告中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在报告中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：论文使用授权说明本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位报告的规定，即：学校有权保留送交报告的

2、复印件，允许报告被查阅和借阅；学校可以公布报告的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存报告。签名：导师签名：日期：智力竞赛抢答器的设计与制作摘 要： 在知识竞赛中，特别是做抢答题题目的时候，在强大过程中，为了知道哪一组或是哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。通过对数字系统的简单单元电路的综合运用，来设计智力竞赛抢答器，是以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微妙，也可分辨出哪组优先抢答。本次设计主要通过对数字电路中几种重要的单元电路及其工作原理的综合运用，以及根据它们的实际用途，组装成了实用有效的智力竞赛抢答器。其中

3、，电路的控制系统包含四个模块，分别为：存储模块、显示模块、控制模块和抢答开关模块。该抢答器系统通过开关电路的八个按键输入抢答信号；利用一个开关电路控制信号的调零与定位；利用三个集成块来存储程序；利用一个数码管来完成显示功能。工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经集成块的处理，输出控制信号，控制数码管的工作。在数码管上显示哪一组先抢答，然后开始计时，从而实现整个抢答过程。关键词：抢答器 单元电路1引言随着电子技术的飞速发展及其在教学、科研和国民经济各个领域中的广泛应用，目前，世界各国都将其放在了优先发展的地位。电子技术基础是高等院校电器类、电子类、计算机类和自控类等众多专业的一门实践性

4、、技术性很强的基础课。该课程内容包括必要的基础理论和必要的基本技能训练。今年来，课程设计在基本技能训练中占据了越来越重的分量。实践证明，系统的进行电子电路的基本技能、工程实践训练，不仅可以拓宽我们的知识面，还可以使我们所学理论知识得到综合利用，为后续课程的学习、各类电子设计大赛、毕业设计、乃至将来的科研、工作打下良好的基础。我们顺应电子信息时代的要求，通过运用所学理论知识，在任课老师的指点下完成了八路抢答器电路的设计与制作。2设计要求2.1 设计一个可供8名选手参加比赛的八路数字显示抢答器。他们的编号分别为“1”“2”“3”各用一个抢答按键，编号与参与者的号码一一对应。此外，还有一个开关给主持

5、人用来清零。2.1 抢答器具有数字锁存功能，并将锁存的数据用LED数码管显示出来。在主持人将系统清零后，如有选手按动按键，电路就会自动锁存相应的号码，并在LED数码管上显示。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零为止。2.3 抢答器对抢答选手动作的先后有很强的分辨能力，即使他们的动作相差仅几微妙，也能分辨出抢答者的先后顺序，即不显示后动作的选手编号。2.4 主持人有控制开关，可以手动清除复位。3方案论证与比较本实验有两种实现方案，方案一是用优先编码器实现的又扩展功能的方案，方案二是用锁存器级相应控制电路实现的一种简单方案。方案一所用元器件较多，所连电路比较复杂，但都

6、是各种单元电路的基本组合，；方案二所用元器件较少，所连电路比较简单。综合比较可知，方案一更有助于对所需理论知识的巩固，故选用方案一作为本次实验的试验方案。4 总体设计方案框图经过对各个单元电路的综合分析，基本设计思路形成，在实现基本操作功能的前提下，对其进行了进一步的扩展功能，加入了定时功能这样就构成最终的抢答电路。抢答电路的总体框图如下图所示。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。扩展电路完成定时抢答的功能。抢答器的工作过程是：接通电源时主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁

7、止工作状态编号显示器灭灯，定时显示器显示设定时间。当主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”的位置，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并锁存输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答按键时，抢答器要完成以下四项工作： （1）优先编码电路立即分辨抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；（2）由开关电路控制信号的显示；（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次抢答；（4）控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清楚为止。当选手将问题回答完毕后

8、，主持人操作控制开关，使系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮的抢答。5电路设计5.1抢答电路设计 抢答电路有两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是使其他选手随后的按键操作无效。选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路如图二所示。工作过程：当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q-1Q）全部为低电平，于是74LS48的（BI）=0，显示器灯灭；74LS148的选通输入端（ST）=0,74LS148 处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到“开始”位置时，优先编码

9、电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存后，CTR=1，BI=1,74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的YEX为高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优

10、先者回答完问题后，由主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。5.2定时电路设计主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过可预置时间的电路对计数器进行预置，计数器的时间脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计，在其数据预置端预置时间。由于选购原件的局限，此计数器为选购到，故此功能在实际操作电路中没有得到验证。但考虑到学习的需要，我对其电路进行了研究，其电路图如下图三所示。6各种集成片功能介绍（1）74LS48 74LS48是输出高电平有效的中规模集成BCD七段显示译码驱动器，其功能简图和管脚引线图如下图四所示。图四 74L

11、S48引脚图（2）74LS14874LS148是83引线优先编码器。它允许多个输入信号同时有效，但只对一个优先级最高的输入信号进行编码。其功能简图及管脚图如下图五所示，功能真值表如下图六所示。74148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚VCC(16)和GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图所标。其中I0I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。图五 74LS148功能简图图六 74LS148的功能真值表（3）74LS279TTL集成触发器74LS279逻辑符号如图七（a）所示,逻辑电路如（b）所示。每个74LS279包含四个独立的用与非门组成的基本RS触发器。 R=1，S=0时，Q*=1，触发器置1状态； R=0，S=1时，Q*=0，触发器置0状态； R=1,S=1时，Q*=0，触发器保持原来状态； R=0,S=0时，触发器状态不稳（不允许这种输入存在）。图七 74LS279引脚图及逻辑符号图7结束语通过体验这次电子实验设计制作，首先，我领悟到实践出真知，实践源自理论，又高于理论。理论知识的学习与实践运用不可相提并论，在按照原理图连接实际电路图时，出现了多处漏洞，有很多细枝末节需要调试。其次，在制作过程中，我体会到了细心和耐心的重要性。