电子技术综合设计.docx
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电子技术综合设计
《电子技术综合设计》
题目：
数字式竞赛抢答器
学院：
信息工程学院
专业：
学号：
2009
姓名：
指导教师：
完成日期：
2011年11月
目录
第一章
一，课程名称
二，内容摘要
三，设计内容
第二章
一，系统方案设计、分析
二，单元电路设计
三，电路图、工作原理
第三章
一，组装调试
二，结果展示
第四章
一，总结、改进
二，收获和体会
三，附录
第一章
一，课题名称
数字竞赛抢答器，根据所学的数字电路知识设计一个容纳8人抢答的抢答器。
二，内容摘要
抢答环境为一个主持人，8位参赛队员。
主持人提问后按下开始抢答开关，开始抢答信号指示灯亮0.5秒，队员按下抢答按钮抢答，第一名抢答者的编号显示在数码管上，同时成功抢答信号指示灯亮。
三，设计内容及要求
1，设计一个可容纳8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，开始抢答信号灯亮0.5秒，开始抢答。
5，队员按下抢答按钮，给出抢答信号，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，由数码管显示抢答组的编号，同时抢答成功信号灯灯亮。
第二章
一，系统方案设计、分析
1，设计抢答按钮，当按钮按下时产生抢答信号。
2，信号编码，抢答信号产生后送入优先编码器编译。
3，信号锁存，优先编码器编译信号存入锁存器中实现第一信号锁存。
4，信号编译，锁存器将第一信号送入译码器编译。
5，编码显示，译码器输出第一信号送给数码管显示。
6，抢答控制，设计一按钮实现对编码器、锁存器、译码器的控制。
7，系统框图如下：
定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分构成，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。
定时抢答器的工作过程是：
接通电源时，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；抢答开始时，主持人将控制开关拨到“开始”位置，开始抢答显示灯提示，抢答器处于工作状态，这时，抢答器完成以下工作：
（1）优先编码器电路立即分辨出抢答者编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；
（2）抢答成功显示灯亮，提醒主持人注意；（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；（4）当选手将问题回答完毕，本轮抢答完毕，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。
二，单元电路设计
1，抢答电路
抢答电路包括抢答按钮、优先编码电路、锁存器、译码显示电路。
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。
（1）选用元器件：
按钮开关、74LS148N、74LS279D、74LS47N、74LS27N（三输入与非门）
优先编码器74LS148功能表
从以上的的功能表中可以得出，74LS148输入端优先级别的次序依次为I7，I6，…，I0。
当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时，输出端才输出相应该输入端的代码。
例如：
I5=0且I6=I7=1（I6、I7优先级别高于I5）则此时输出代码010（为（5）10=（101）2的反码）这就是优先编码器的工作原理。
输入
输出
EI
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
A2
A1
A0
GS
EO
1
x
x
x
x
x
x
x
x
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
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1
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1
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0
x
x
x
x
x
x
x
0
0
0
0
0
1
0
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x
x
x
x
x
0
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x
x
x
x
x
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x
x
x
x
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x
x
x
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0
1
0
0
x
x
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
x
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
锁存器74LS279N功能表及引脚图
74LS47引脚图及功能表
中规模集成电路74LS47，是一种常用的七段显示译码器，该电路的输出为低电平有效，即输出为0时，对应字段点亮；输出为1时对应字段熄灭。
该译码器能够驱动七段显示器显示0～15共16个数字的字形。
输入A3、A2、A1和A0接收4位二进制码，输出Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf和Qg分别驱动七段显示器的a、b、c、d、e、f和g段。
数码管引脚图
（2）仿真图
2，控制电路、报警电路
控制电路主要完成以下功能：
主持人将控制开关拨到“开始”位置时，控制开始抢答显示灯亮，使抢答电路进入正常抢答工作状态；当参赛选手按动抢答键时，抢答成功显示灯亮，并使抢答电路停止工作。
（1）选用元器件：
555定时器，三极管,74LS00D，74LS32D，。
555定时器引脚图
由555定时器和三极管构成的报警信号如下图。
其中555构成多谐振荡器，振荡频率
，其输出信号经三极管驱动开始抢答显示灯点亮0.5秒。
报警电路
三极管
74LS00D与非门功能表及引脚图
Y=（AB）非
输入A
输入B
输出Y
H
H
L
H
L
H
L
L
H
L
H
H
74LS32D或门功能表及引脚图
输入A
输入B
输出Y
H
H
H
H
L
H
L
H
H
L
L
L
（2）仿真图
三，电路图、工作原理
总的仿真图
工作原理
定时抢答器的工作过程是：
接通电源时，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；抢答开始时，主持人将控制开关拨到“开始”位置，开始抢答显示灯提示，抢答器处于工作状态，这时，抢答器完成以下工作：
（1）优先编码器电路立即分辨出抢答者编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；
（2）抢答成功显示灯亮，提醒主持人注意；（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；（4）当选手将问题回答完毕，本轮抢答完毕，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。
第三章
一，组装调试
1，领取元器件、导线、电烙铁、焊锡、通用电路板。
2，在电路板上布置元器件并用铅笔标记出来。
3，将各元器件基座根据标记焊在电路板上。
4，接线，根据仿真图及元器件引脚图将各引脚用导线连接起来，尽量符合黑线表示接地红线接电源的原则。
5，各线路焊接完成后，将芯片安装到基座上。
6，从电路板上引出地线、电源线连接到5伏直流电源。
7，根据抢答器原理进行调试，观察抢答和控制功能是否实现。
8，若没出现实验结果，检查各芯片是否连接正确，焊点是否接触良好，芯片是否完好正常工作。
二，成果展示
第四章
一，总结、改进
1，整个课程设计以数字电路的知识为核心，综合了数字电路中译码器、锁存器、编码器、数码管、555定时器等章节的知识。
根据各自的特点实现编码抢答信号、锁存第一抢答信号、抢答信号的显示、脉冲输出等。
2，电路控制端、抢答端简单明了，功能上实现了抢答的基本要求，还可以进一步增加抢答时间限制功能，计分电路。
3，抢答开始信号也可以同时用扩音器实现，将信息从听觉和视觉两个方面表现出来，提高抢答的氛围。
4，由于电路焊接过程中导线限制，导致版面颜色比较混乱，不够规范。
二，收获和体会
1，通过数字电路课程设计，我对数电的学习有了更深的理解：
学好每个知识点还不够，能将各个知识点融会贯通才是学到要点，才算掌握这门知识。
2，课程设计巩固了平时的学习，并且开阔了思维，対知识间的联系有了新的见解。
3，到了宝贵的经验。
焊板子的过程中出现的问题通过老师的分析很快得到了解决，从和老师的交流中学
4，初次使用电烙铁经验不足，经过一段时间实践后渐渐地掌握了技巧，总的来说熟能生巧。
5，在布线的过程中，要综合整个版面上各种方向的走线并预留空间，这样能使整个过程流畅的进行不至于出错或出现布线难处理的焊点。
三，附录
参考资料：
1，电子技术基础（数字部分）第五版，清华大学电子学教研组，阎石，高等教育出版社
2，电子发烧友网：
3，中国电子市场价格指数：
4，XX图片：
元器件清单：
电阻
电容
74系列芯片
开关
三极管、二极管
555定时器
数码管
1
*9
100nf*2
74LS148N
9
三极管
2
1
200
10nf*3
74LS279N*2
发光二极管红色
20
74LS47N
发光二极管绿色
510
*3
74LS27N
68
74LS00D
74LS32D
电路板一块，电烙铁一只，焊锡一份，导线若干。
时间安排：
时间
地点
工作安排
2011,11,6晚上
宿舍
收集资料
2011,11,8下午-晚上
宿舍
设计电路
2011,11,9下午-晚上
宿舍
设计电路
2011,11,10全天
宿舍
设计电路和仿真
2011,11,14上午
信息楼
领取工具与元器件
2011,11,1下午—晚上
信息楼
焊接电路
2011,11,16整天
信息楼
焊接电路和调试
2011,11,17整天
信息楼
调试
升级会员 