数字逻辑八路抢答器课程设计报告

东莞理工学院11级计算机专业（本科）数字逻辑课程课程设计报告班级：计算机科学与技术2班姓名：吴云飞学号：201141402212同组成员：黄雄平指导老师：肖慧娟日期：2012-12-21课程设计名称：八路电子抢答器的设计课程设计地点：电子工程学院数字电路实验室课程设计目的：通过八路数字抢答器的设计实验，要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。熟悉EWB电路的仿真软件的使用，掌握用EWB软件进行时序逻辑电路的设计与测试方法。八路电子抢答器的设计符合我们本学期《数字逻辑》课程所学知识的要求，对这些知识印象比较深刻，而且能学以致用，所以完成这个课程设计题目既能让我们更深一步了解所学的知识，也锻炼了我们的实操能力，有助于我们以后参与到生产实际活动中。课程设计内容：设计八路抢答器。主持人按复位键后进行抢答，参赛人数为八人，若有参赛者按键抢答，轰鸣器鸣响，提示有人抢答，同时，数码管显示抢答者序号。课程设计器件：74LS04一片，74LS32一片，74LS30一片，74LS74四片，74LS147一片，555一片，74LS48一片，共阴极数码管一只。电阻18只，电容2只。面包板四块，拨动开关一只，抢答按钮8只，5V电源，镊子，剥线钳，轰鸣器课程设计步骤：1.首先仔细看老师给我们的资料，里面有全部器件功能的介绍，还有一个老师自己的六路抢答器的电路图，让我们学习；2.掌握了每个芯片的功能后，按照老师六路电子抢答器的原理，自己在EWB软件里连出八路电子抢答器；3.在EWB软件里进行仿真实验；4.按照EWB软件里自己连线的原理图在面包板上装上芯片还有连线；5.验证八路电子抢答器的功能是否满足题目的要求。电路原理：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。抢答按钮----优先编码电路----锁存器----译码电路-----译码显示抢答器的工作过程是：接通电源时，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，编号显示器灭灯，当节目主持人宣布抢答题目后，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，当选手按动按键按钮抢答键，抢答器要完成以下四项工作：①优先编码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控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答③当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关使系统回复到禁止工作状态以便进行下一轮抢答。抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用。二是要使其他选手的按键操作无效。其工作原理是：选用优先编码器74LS147和RS锁存器74LS74可以完成上述功能。当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（8Q～1Q）全部为低电平。于是74LS48的BI=0，显示器灭灯；74LS147的选通输入端ST=0，74LS147处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS147的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS74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74LS147的ST端为高电平，74LS147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，74LS147的YEX高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS147仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，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。1、555定时器构成多谐振荡器多谐振荡器工作原理：由555定时器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R1、R2和电容C为外接元件。其工作波如图(D)所示。设电容的初始电压＝０，t＝０时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端＝＝０<ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即，（1表示高电位，0表示低电位），触发器置１，定时器输出此时，定时器内部放电三极管截止，电源经，向电容Ｃ充电，逐渐升高。当上升到时，输出由０翻转为１，这时，触发顺保持状态不变。所以0<t<期间，定时器输出为高电平１。时刻，上升到，比较器的输出由１变为０，这时，，触发器复０，定时器输出。期间，，放电三极管Ｔ导通，电容Ｃ通过放电。按指数规律下降，当时比较器输出由０变为１，Ｒ－Ｓ触发器的，Ｑ的状态不变，的状态仍为低电平。时刻，下降到，比较器输出由1变为0，R---S触发器的1，0，触发器处于1，定时器输出。此时电源再次向电容C放电，重复上述过程。通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出，电容放电时，0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。振荡周期：由图（D）可知，振荡周期。为电容充电时间，为电容放电时间。充电时间放电时间矩形波的振荡周期因此改变、和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：占空比q，q=（脉宽）/（周期T），指输出一个周期内高电平所占的时间。图（C）所示电路输出矩形波的占空比。2、轰鸣器鸣响原理实现鸣响功能要用到的器件有74LS30：8输入与非门原理图如下：轰鸣器的一个引脚接地，另一个引脚节74LS30的8引脚。当抢答者按下开关时，信号通过双D触发器传到该驱动器，然后再传到轰鸣器，驱动轰鸣器鸣响。3、数码管显示抢答者序号的原理.显示时用到的器件有共阴极数码管：当抢答者按下开关时，信号通过双D触发器传到74LS147优先编码器，由于编码器输出的是反码，所以再把信号传到一个7404六非门，然后通过CC4511译码驱动器进行译码，最后通过共阴极数码管显示出来。4﹑时钟信号有效期间当第一个抢答者按下开关时，此时的信号有效，第二个抢答者输入的信号无效。当再一次抢答时，需要主持人按复位键置0之后才能再一次进行抢答。实验总结及体会：通过几天的努力，终于把八路电子抢答器设计出来了，并且能够满足老师要求的功能；该课程设计用到了数字逻辑的很多知识，也让我们进一步了解了芯片的功能通过这次的课程设计我知道了用芯片实现一个功能的基本流程：设计电路————>画原理图————>在面包板上布图————>连线————>调试电路板功能————>完成电路制作通过这一周的课程设计，我对一些专业知识和电子设计有了更深的了解，同时也尝试着去应用自己的所掌握的知识。本次电子课程设计主要是对数字电子技术的应用，同时加上电路等知识，设计一个八路抢答器课题，经过几天的奋战，我感受很深.。电子课程设计不仅给我们提供了一个很好的展现应用自己所掌握的知识的平台，又是检验自己所学知识的一次考核。虽然在设计的过程中我们也不可避免的遇到了很多的问题，尤其是在调试过程中，会因为某些原因导致蜂鸣器不响或者是数码管显示异常，但是经过仔细的对比原理图，最后，按下按钮，抢答器的蜂鸣器和数码管都正常工作时，真是开心。在