四路搶答器的設(shè)計(jì).doc

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1、 西安郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書院系名稱：學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：班 級(jí)：實(shí)習(xí)時(shí)間：題目：四路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 設(shè)計(jì)一個(gè)四路搶答器。（2） 掌握小型數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、組裝、和調(diào)試技術(shù)，將孤立、零碎的電路及電子學(xué)知識(shí)融匯到實(shí)際產(chǎn)品中去。（3） 鞏固數(shù)字電子技術(shù)所學(xué)的理論，著重解決工程實(shí)踐的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的能力。二 實(shí)驗(yàn)要求（1） 搶答器同時(shí)提供4名選手參賽，分別用4個(gè)按鈕表示。搶答時(shí)長(zhǎng)為10秒。（2） 輸入搶答信號(hào)在“搶答開(kāi)始”命令后的規(guī)定時(shí)間，顯示搶答者的序號(hào)，相應(yīng)的綠燈亮。在命令開(kāi)始前搶答，顯示違規(guī)者的序號(hào)，紅燈亮。（3） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選

2、手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在數(shù)碼管上顯示選手。搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。（4） 參賽選手在設(shè)定時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作。顯示器上顯示選手編號(hào)和搶答時(shí)間，并保持到主持人清零為止。（5） 如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效。紅燈亮，并禁止搶答。定時(shí)器上顯示0。三 使用元件器件數(shù)量器件數(shù)量74lLS1611片74LS1481片74LS751片74LS482片74LS201片74LS041片74LS001片74LS081片5551片數(shù)碼管2個(gè)電容4.7u1個(gè)電容1031個(gè)4.71個(gè)1501個(gè)電阻1004個(gè)面包板1塊導(dǎo)線若干萬(wàn)用表1臺(tái)四 總

3、體方案的設(shè)計(jì) 圖1為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，組號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始狀態(tài)，宣布搶答器開(kāi)始工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、組號(hào)鎖存、組號(hào)顯示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人在再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。搶答電路優(yōu)先編碼電路鎖存器譯碼電路譯碼顯示主持人開(kāi)關(guān)控制電路脈沖產(chǎn)生電路定時(shí)電路譯碼電路顯示電路擴(kuò)展電路主體電路 圖1五 單元電路的設(shè)計(jì)1. 輸入控制電路 此電路要求能夠區(qū)分搶答者是否違規(guī)：若輸入的搶答信號(hào)

4、是在“開(kāi)始”命令下達(dá)之前發(fā)出，則搶答者犯規(guī)，輸入控制電路應(yīng)發(fā)出“搶答無(wú)效”的信號(hào)，并配合搶先信號(hào)鎖定電路使指示燈發(fā)出相應(yīng)的變化；若搶答信號(hào)是在“開(kāi)始”命令下達(dá)之后發(fā)出的，則搶答有效。經(jīng)分析，我認(rèn)為可以通過(guò)控制電源開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，判斷搶答信號(hào)是否有效。這些可以用搶先信號(hào)鎖定電路配合基本門電路和發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)。2. 搶答電路 參考電路如圖2所示，該電路由74LS148優(yōu)先編碼器、74LS75 D觸發(fā)器、74LS48譯碼器和數(shù)碼管組成。 該電路完成兩個(gè)功能：（1）分辨出參賽選手按鍵的先后，鎖存并顯示優(yōu)先搶答者的組號(hào)；（2）使其他選手案件操作無(wú)效。 工作過(guò)程： ，74LS148始終處于工作狀態(tài)。 , ,7

5、4LS48也始終處于工作狀態(tài)。開(kāi)關(guān)S置于“清除”端時(shí)，將74LS148的I1I4開(kāi)關(guān)全部置于未搶答狀態(tài)，此時(shí)I0I7均處于高電平狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于“開(kāi)始”端時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手按下鍵時(shí)，（例如按下I4），74LS148的輸出經(jīng)74LS75 D觸發(fā)器鎖存后，ABC=100，經(jīng)譯碼器顯示為“4”。此外，I1I4中必有一個(gè)為0，將此信號(hào)經(jīng)過(guò)與門輸入到74LS75的E0/1,E2/3端，使觸發(fā)器處于禁止?fàn)顟B(tài)，保證了搶答者的優(yōu)先性。圖274LS148的功能真值表：輸 入輸 出STIOI1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0YEXYS1XXXXXXXX1111101111111111110

6、0XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X0111111110010011111111110174LS75的功能真值表：輸入輸出E0/1E2/3Q111010X0Q03.定時(shí)電路參考電路如圖3所示，該電路由74LS161、74LS48、74LS04、74LS20實(shí)現(xiàn)。把161做成模十的計(jì)數(shù)器，開(kāi)始時(shí)置數(shù)端為0110,161的輸出端各接一個(gè)非門，就很容易的做成了模為十的倒計(jì)時(shí)器。再經(jīng)過(guò)48的譯碼，數(shù)碼管就可顯示為9，當(dāng)從0110一直循環(huán)到1111時(shí)，就完成一次循環(huán)。將

7、1111信號(hào)過(guò)一個(gè)與非門接到161的端，即可完成計(jì)時(shí)結(jié)束后的保持為0的功能。將1111信號(hào)過(guò)一個(gè)與非門與搶答電路的反饋信號(hào)通過(guò)一個(gè)與門連接到E0/1,E2/3端，即可完成計(jì)時(shí)結(jié)束后禁止搶答的功能。開(kāi)關(guān)直接連接到端，而端直接接與E0/1,E2/3端相同的信號(hào)，即可完成正常搶答后顯示時(shí)間的功能。74LS161的功能真值表：計(jì)數(shù)器輸入譯碼器輸入數(shù)碼管顯示011010019011110008100001117100101106101001015101101004110000113110100102111000011111100000圖34.脈沖電路參考電路如圖4所示， 脈沖電路主要是由555實(shí)現(xiàn)。其作

8、用是為定是電路提供定時(shí)脈沖。圖4 注： 在實(shí)際搭電路時(shí)，兩個(gè)電容位置應(yīng)該與圖4相同，因?yàn)樾枰氖敲朊}沖，實(shí)際只需要等待一秒即可改變。而在仿真時(shí)的掃描頻率設(shè)置的很快，而在沒(méi)改變掃軟件的描頻率的前提下，將兩電容的位置對(duì)調(diào)，即可產(chǎn)生如圖6所示脈沖，這樣可便于仿真時(shí)的觀察。圖5產(chǎn)生脈沖的波形為： 圖65.譯碼顯示電路譯碼電路將“有效”或“無(wú)效”搶答時(shí)間的搶答者的號(hào)碼用數(shù)碼管顯示出來(lái)。若正常搶答，定是電路顯示搶答時(shí)間，搶答電路顯示搶答者的號(hào)碼。若違規(guī)搶答，定是電路滅0，搶答電路顯示違規(guī)者的號(hào)碼。若超時(shí)，定是電路顯示為0，搶答電路滅0。譯碼電路用7段顯示譯碼器74LS48和數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。6.指示燈的顯示搶答

9、情況 通過(guò)一個(gè)綠燈的表示搶答信號(hào)的“有效”和“無(wú)效”，通過(guò)紅燈顯示倒計(jì)時(shí)電路的計(jì)時(shí)停止與否。 六. 總系統(tǒng)電路圖（手畫設(shè)計(jì)圖附在報(bào)告后面） 總體電路圖如圖6所示：圖7七. 心得體會(huì)及分析 對(duì)于這次設(shè)計(jì)的四路搶答器，在做之前認(rèn)為很難，但是當(dāng)自己所設(shè)計(jì)出來(lái)后，才發(fā)現(xiàn)沒(méi)有想象中的那么復(fù)雜。其實(shí)就是將課本上基礎(chǔ)的和重點(diǎn)的知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際中。只要掌握好課本中的基本知識(shí)，了解到實(shí)驗(yàn)所用器件的功能及作用，就能很好的完成這次課程設(shè)計(jì)。在對(duì)所需知識(shí)掌握的前提下，還要有一定的實(shí)踐能力。例如：（1）對(duì)于課本上的各個(gè)器件的管腳的作用很熟悉，但是對(duì)實(shí)際的器件的管腳沒(méi)法與之對(duì)應(yīng)，很容易對(duì)所搭建的電路造成影響。是與仿真或理

10、論上的到的結(jié)果不相符。（2）在設(shè)計(jì)定是電路時(shí)，首先我沒(méi)有用輸出端Q去控制反饋，而是用了CO端，導(dǎo)致了置數(shù)沒(méi)法置入，使我了解到要完全將理論勇于實(shí)踐的困難。（2）在連接前要規(guī)劃好芯片的安裝位置，否則很容易在連線的過(guò)程中出現(xiàn)困難。我的電路就是由于有一部分器件的位置離得太近，造成沒(méi)法連線，以致多用器件。（3）在連接接電源是時(shí)，最好再次檢查一下電路，我在二次檢查時(shí)，就發(fā)現(xiàn)好幾條線的連接是錯(cuò)誤的。如果線路連接錯(cuò)誤，就會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤或者沒(méi)顯示，甚至燒壞器件。 再通過(guò)這兩周的設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，使我懂得了怎樣將課本上的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中。是我在鞏固了課本上知識(shí)之外還提高了自己分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。在不懂時(shí)，通過(guò)與同學(xué)的的交流，使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中的效率提高了，防止了走入一些誤區(qū)所耗費(fèi)的時(shí)間。使我了解到合作的重要性。總之，這次的實(shí)習(xí)使我受益匪淺。在獨(dú)自摸索時(shí)間的過(guò)程中，加強(qiáng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的能力。增強(qiáng)了我的自信心。使我了解到，在面對(duì)一些問(wèn)題時(shí)，不能聽(tīng)別人說(shuō)困難就知難而退，要做相信自己有將掌握的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中的能力。 附錄（參考文獻(xiàn)）：數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì) 王毓銀 主編 高等教育出版社數(shù)字課程邏輯設(shè)計(jì) 師亞莉 戢小量 編西安郵電學(xué)院出版數(shù)字電路與EDA實(shí)踐教程 唐小華 主編 科學(xué)出版社