数电实习报告

PAGEPAGE28路智力竞赛抢答器的设计及制作实习目的：1、掌握数字电路的逻辑组合。2、能自我设计电路，增强动手能力。3、进一步掌握Protel99SE的使用。4、学会分析电路、调试电路以及懂得一些芯片的使用。二、实习内容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个按钮S0~S7表示。

（2）设置一个系统清除和抢答控制开关S9，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，在七段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。三、实习过程1．设计思路

如图1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清零"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。译码显示译码电路锁存器优先编码电路抢答译码显示译码电路锁存器优先编码电路抢答按钮（图1为设计框图）2．设计原理

(1)抢答器电路

设计电路如图2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，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S9置于"清除"端时，RS触发器的R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端（图中5号端）＝0，使之处于工作状态。当开关S9置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，CTR=1,RBO(图中4端)=1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR＝１，使74LS148优先编码工作标志端（图中5号端）＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为CTR＝１，使优先编码工作标志端（图中5号端）＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S9开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。为了能让数码管显示出8，我在电路中加了一个或非门（74LS27）来实现，如图1所示。74LS148为8线－3线优先编码器，表1图２数字抢答器电路表174LS148的功能真值表主要芯片的功能和工作原理：74LS148：此芯片为8线－3线优先编码器，在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74LS148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中所标。其中I0—I7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。74LS279：74LS279为四个R-S锁存器，四个锁存器中有两个具有置位端（SA，SB）。当S为低电平、R为高电平时，输出端（Q）为高电平。当S为高电平、R为低电平时,Q为低电平。当S和R均为高电平时，Q被锁在已建立的电平。当S和R均为低电平时，Q为稳定的高电平状态。对SA和SB，S的低电平表示只要有一个为低电平，S的高电平表示SA和SB均为高电平。引脚功能定义：1Q～4Q：输出端；1S～4S：置位端（低电平有效）；1R～4R：复位端（低电平有效）。74LS48：芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。74LS27：为3组三输入或非门。3、电路制作我们把原理图做好后，就导入PCB中布置PCB图，我制作的电路是板是双面板，因此我所布置的PCB图是分为两成的。为了是PCB图布置得好看，我们得先把员器件摆放整齐，元件间的距离、焊盘的大小以及走线的大小等。设置好这样后，我采用的是自动布线，等布好后再手工修改。只有经过手工修改后的PCB图看起来才是漂亮（PCB图如图2所示），也只有这样做出来的电路板才是好调试。做完这一步后，就是打印PCB图然后印到复铜板上去，再腐蚀就可以拉，不过在腐蚀的时候得随时观察腐蚀的程度怎么样拉，以免出现腐蚀太久而造成电路板的断线。之后就是焊接元件，我们可以把在PCB图中的湿印层和元件清单打印出来，这样有利于我们在腐蚀好的电路板上插元件（元件清单表如表2所示）。图2表24、电路调试当电路板焊接好后，我们首先用万用电表检查一下电路是不是有虚焊或漏焊和短路等。再接上电源看其现象与要求的是否一致。按其电路原理来分析，当一接上电源后，数码管应该显示数字7，主要是因为芯片（74LS48）那里一开始没有接上灭0，又由前面（74LS279）的三个输出分别是1、1、1，再经过74LS48编码后就显示出数字7拉。要是在数码管显示的时候有的断码没有，就应把数码管先拆下来检查看是不是数码管坏拉，要是不是数码管的问题，就在用万用电表去检查芯片74LS48的所输出的引脚是否有电压输出。要是按键按了不能显示的话，就得看看芯片74LS148的是否能正常工作；要是不能显示数字8的话，就看看芯片74LS27。要是不能复位，得检查74LS279里的四个R是否接正确。只有这样仔细的检查才能够保证电路不会有问题。电路的总体调试：把控制开关设置为“清除”位置，用万用表检查RS触发器的端为低电平，输出端（4Q~1Q）全部为低电平。于是74LS48的4端/BI/RBO=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端，即5端/ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。然后把主持人的控制开关拨到“开始”位置，优先编码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，给8路抢答端口即输入端…给上低电平的输入信号，如当有选手将抢答按键按下时（如按下），74LS148的输出=010，=0，经RS锁存器后，74279的输出1Q,即CTR=1，/BI/RBO=1，74LS279处于工作状态，输出端4Q3Q2Q=101，=0，经RS锁存器后，出“5”。此外，CTR=1，使74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。四、实习体会通过这一个星期的实习，是我对自己的专业知识有拉进一步的巩固加深，同时在设计过程中了解了许多芯片的功能和管脚的分布，以及它的功能和工作范围，掌握74LS系列芯片和CD系列芯片的各种用途。同时提高了自己的实践动手能力，在设计电路过程中，通过自己的收集和查找资料提高自己设计分析和解决实际问题的能力。在调试过程中，我们发现了一些问题，并能找资料和在老师的帮助下解决问题，在这一个星期中，老师一直都在关注着我们的进度，也一直在指点着我们所出现的错误，这是我们在实习中能够取得成功的最大帮助。我们同学也积极的探索所出现的问题，大家共同研究，从而在这实习中我们学到许多知识，比如电路设计所需要的逻辑关系，怎么样才能把这些芯片组合成一个完整的电路