数电课程设计报告.docx
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数电课程设计报告
数字电子技术课程设计
题目
数字式竞赛抢答器
院系
信息工程学院
班级
学号
2012550717
学生姓名
指导教师
完成时间
2014年11月26日
目录
1.设计目的
2.设计指标:
三.总体框图设计:
4.功能模块设计:
五.实验仪器、工具
六.元件清单
七.总结
一.设计目的:
通过多路数字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和设计方法,熟悉掌握优先编码器,触发器,计数器,单脉冲触发器,555路,译码,编码/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要求掌握的基本内容。
二.设计指标:
(1)设计一个可容纳7组参赛的数字式抢答器,每组设一个按钮,供抢答使用。
(2)抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能,使除第一抢答者外的按钮不起作用。
(3)设置一个主持人“复位”按钮。
(4)主持人复位后,开始抢答,第一信号鉴别锁存电路得到信号后,由指示灯显示抢答组的编号,同时扬声器发出2~3秒的音响。
(5)设置一个计分电路,每组开始预制100分,由主持人计分,答对一次加10分,答错一次减10分。
三.总体框图设计:
整体电路分为:
主电路与计分电路。
主电路:
该部分由抢答与控制开关电路,优先编码电路,锁存器,译码器电路,显示电路控制电路,报警电路组成。
扩展电路:
预制控制电路,计分电路,译码电路与显示电路组成。
优先编码电路选用的芯片为74ls148
74ls148的引脚图与真值表:
锁存电路选用的芯片是74ls279,引脚图与真值表:
译码器电路选用的芯片为74ls48,引脚图和真值表:
报警电路选用NE555,引脚图和真值表:
扩展电路的计分电路选用芯片74ls192,引脚图和真值表:
四:
功能模块设计:
1.抢答部分与报警部分电路原理图
原理描述:
芯片74ls148,74ls279,74ls48与七段共阴数码管构成抢答显示电路,选手通过按轻触开关抢答,74ls148的输入端D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7(D0接高电平是因为输出的数字为1--7)采集开关一端的电平状态,低电平有效,D7优先级最高,并且分别编码,输出给74ls279的三个独立锁存器的s端,将判断输入有无的输出信号GS的状态输出给74ls279的第四个锁存器(将其称为控制锁存器)的s端,其R端接主持人复位开关的一端,Q端接另外三个锁存器的R端用来控制锁存与清零,Q端还与74ls48的灭零输入端BI/RBO相连,用来控制数码管的显示(当主持人按复位键时数码管不显示)。
抢答经过编码,锁存,分别进行了一次反码操作所以最后输入到74ls48的数据能正确显示抢答的编号。
端口状态分析:
时刻
端口
主持人复位开关未按下
主持人复位开关按下
主持人开关断开
抢答开关按下
抢答开关断开
控制锁存器的R端
H
L
H
H
H
控制锁存器的S端(GS端)
H
H
H
L
H
控制锁存器Q端(其余锁存器R端)
H
保持
L
L
(保持)
H
H
其余锁存器Q端
保持
L
L
(保持)
与编码输出相对应,输出为编码输出的反码
保持
其余锁存器S端
全为 H
全为 H
全为H
不全为H,与编码输出相对应
全为H
74ls148的使能端EI
H
L
芯片工作
L
芯片工作
H
芯片不工作
H
芯片不工作
74ls48的BI/RBO
H
保持
L
数码管不工作
L
数码管不工作
H
数码管工作
H
数码管工作
报警部分由两块NE555构成,一块NE555构成单稳态触发电路用作定时器,一块NE555构成多谐振荡电路此处用于输出占空比一定的脉冲驱动蜂鸣器发声。
当复位时,74ls00输出出现一个负脉冲后变为高电平,单稳态触发电路中5V电源对C2进行充电后放点,充电常数便是定时的时长T=1.1R16*C2,此时单稳态触发电路输出由仿真图中的红线表示,控制了后面多谐振荡电路输出脉冲的有效时间。
A1构成多谐振荡器,振荡频率为:
f0=1/(R18+R19)*C3*ln2=1.43/(R18+R19)*C3
2:
计分电路部分原理图:
原理分析:
74ls192为可预制数同步可逆十进制双时钟计数器,设计目标是要求是设置一个计分电路,每组开始预制100分,由主持人计分,答对一次加10分,答错一次减10分。
要显示三位数所以选用了三块数码管,最低位始终显示零,实际上就只需要完成两位数的可加可减的计分电路,因此用两块192,一块为低位一块作为高位。
此计分电路有三种模式:
置数,清零,加减操作所以清零开关位置如如图所示。
清零模式:
CLR为有效电平高电平,所以该端口的常态为低电平。
置数模式:
要求CLR清零端为无效状态及为低电平,置数端PL为低电平有效状态,将低位输入P0,P1,P2,P3的值0000置入,使得输出Q0,Q1,Q2,Q3为0000,;将高位输入P0,P1,P2,P3的值0001置入,使得输出Q0,Q1,Q2,Q3为0001,PL常态为高电平,所以置数开关位置如如图所示。
加减模式:
通过给低位192的CPu(CPd)一个正跳变沿既可以实现加(减)1的操作,进位(借位)TCu(TCd)输出到高位192的加(减)输入端。
再并行输出到74ls48译码进而通过数码管显示出来。
因为由逻辑真值表可知,在加(减)操作的时候,减(加)的计数端应该为高,所以计数端的常态为高电平,所以电路的开关的位置如图中所示。
五:
实验仪器、工具
万用表,剥线钳,电烙铁,洞洞板,镊子,剪刀
六:
使用元器件
元器件名称
型号
封装
数量
优先编码器
74LS148
DIP16
1
RS锁存器
74LS279
DIP16
1
显示译码器
74LS48
DIP16
3
可预制数同步可逆十进制双时钟计数器
74LS192
DIP16
2
两输入四与非门
74LS00
DIP14
1
555定时器
NE555
DIP8
2
共阴极数码显示器
SM120561D38
DIP10
3
蜂鸣器
1
电阻
100R,240R,680R,1k,1.2K,10K
1+14+7+2+14+3
排阻
10K
1
电解电容
1u,3.3uf
DIP
1,1
瓷片电容
103,104
DIP
2,1
轻触开关
10
七.总结: