最新版8路数字抢答器 毕业课程设计报告.docx

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最新版8路数字抢答器毕业课程设计报告

学号：

XXXX

课程设计

题目

八路数字抢答器

学院

信息工程学院

专业

通信工程

班级

通信0803

姓名

David

指导教师

付琴

2010年7月9日

课程设计任务书

学生姓名：

David专业班级：

通信0803

指导教师：

付琴工作单位：

信息工程学院

题目：

八路数字抢答器

初始条件：

要求对数字电路里555电路的运用有所了解，同时熟悉计数电路和译码电路的运用，还要能够运用Multisim软件进行电路的仿真。

要求完成的主要任务:

1．运用数字电路设计一个能够满足特定要求的八路抢答器

2．绘制电路原理图并进行仿真，要求在报告中画出正确的波形。

3．按照所画的原理图，在仿真的基础上焊接实物并进行调试。

时间安排：

编号

任务

时间

1

查资料、原理图设计

3天

2

仿真电路并修改

3天

3

实物焊接与调试

5天

4

报告撰写

2天

5

答辩

1天

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月日

目录

课程设计任务书2

摘要4

Abstract5

一、实验目的6

二、设计要求与内容6

三、设计及原理7

3.1总体方案设计7

3.1.1设计思路7

3.1.2总电路框图7

3.2各模块设计方案及原理说明8

3.2.1抢答电路8

3.2.2倒计时电路12

四、电路仿真14

4.1抢答电路14

4.2倒计时电路17

五、实验结果及分析20

六、收获、体会和建议22

附录25

1.总电路图25

2.元件引脚图26

3.元器件清单28

主要参考文献29

摘要

抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。

本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用出发,利用电子设计自动化（EDA）技术,用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。

该抢答器的设计利用Multisim11完成了原理图设计和电路仿真，具有数字显示、倒计时显示、编码译码功能，应用效果良好。

关键词:

　电子设计自动化；数字电子技术；抢答器；仿真

Abstract

Responderisatoolthathasbeenwidelyusedinvariousintelligenceandknowledgecompetitionsoccasions.Thedesigntoeight-wayquizResponderbasicconcepts,fromthepracticalapplication,theuseofelectronicdesignautomation（EDA）technology,withdigital,analogelectronicsdesignextensionoftheansweringdevice.ThedesignoftheResponderuseMultisim11completedtheschematicdesignandcircuitsimulation,withdigitaldisplay,countdownshows,codinganddecodingfunctions,withgoodresults.

Keywords:

EDA;digitalelectronictechnology;Responder;Simulation

八路数字抢答器

一、实验目的

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。

二、设计要求与内容

在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。

（1）设计制作一个可容纳8组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。

（2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。

在主持人系统发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时指示灯（发光二极管）亮。

此时，电路应具备自锁存功能，使别组的抢答开关不起作用。

（3）若超时仍无人抢答，则报警指示灯熄灭。

三、设计及原理

3.1总体方案设计

3.1.1设计思路

①本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。

实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。

在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。

同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。

②当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二极管直接指示出组别。

③在主持人没有按下开始抢答按钮前，参赛者的抢答开关无效；当主持人按下开始抢答按钮后，开始进行30秒倒计时，此时，若有组别抢答，显示该组别并使抢答指示灯亮表示“已有人抢答”；当计时时间到，仍无组别抢答，则计时指示灯灭表示“时间已到”，主持人清零后开始新一轮抢答。

、

3.1.2总电路框图

图3-1总电路框图

3.2各模块设计方案及原理说明

3.2.1抢答电路

此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。

使用优先编码器74LS148和锁存器74LS297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S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＝0，使之处于工作状态。

当开关S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=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＝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＝1，5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。

只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。

通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。

如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。

原理图如下：

图3-2抢答模块原理图

RS触发器：

1.保持状态。

当输入端接入==1的电平时，如果基本SR触发器现态=1、=0，则触发器次态=1、=0；若基本SR触发器的现态=0、=1，则触发器次态=0、=1。

即==1时，触发器保持原状态不变。

2.置0状态。

当=1，=0时，如果基本SR触发器现态为=1、=0，因=0，会使=1，而=1与=1共同作用使端翻转为0；如果基本SR触发器现态为=0、=1，同理会使=0，=1。

只要输入信号=1，=0，无论基本SR触发器的输出现态如何，均会使输出次态置为0态。

3.置1状态。

当=0、=1时，如果触发器现态为=0、=1，因=0，会使G1的输出端次态翻转为1，而=1和=1共同使G2的输出端=0；同理当=1、=0，也会使触发器的次态输出为=1、=0；只要=0、=1，无论触发器现态如何，均会将触发器置1。

4.不定状态。

当==0时，无论触发器的原状态如何，均会使=1，=1。

当脉冲去掉后，和同时恢复高电平后，触发器的新状态要看G1和G2两个门翻转速度快慢，所以称==0是不定状态，在实际电路中要避免此状态出现。

基本RS触发器的逻辑图、逻辑符号和波形图如图1-7所示。

（a）逻辑图（b）逻辑符号（c）波形图

图3-3基本SR触发器

输入

输出

1

X

X

X

X

X

X

X

X

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

X

X

X

X

X

X

X

0

0

0

0

0

1

0

X

X

X

X

X

X

0

1

0

0

1

0

1

0

X

X

X

X

X

0

1

1

0

1

0

0

1

0

X

X

X

X

0

1

1

1

0

1

1

0

1

0

X

X

X

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

0

X

X

0

1

1

1

1

1

1

0

1

0

1

0

X

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

表3-174LS148真值表

4LS148的输入端和输出端低电平有效。

~是输入信号，~为三位二进制编码输出信号，＝1时，编码器禁止编码，当＝0时，允许编码。

是技能输出端，只有在＝0，而~均无编码输入信号时为0。

为优先编码输出端，在＝0而~的其中之一有信号时，＝0。

~各输入端的优先顺序为：

级别最高，级别最低。

如果＝0（有信号），则其它输入端即使有输入信号，均不起作用，此时输出只按编码，＝000。

优先编码被广泛用于计算机控制系统中，当有多个外设申请中断时，优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。

二进制译码器是将输入的二进制代码的各种状态按特定含义翻译成对应输出信号的电路。

也称为变量译码器。

若输入端有n位，代码组合就有2n个，当然可译出2n个输出信号。

显示译码器由译码输出和显示器配合使用，最常用的是BCD七段译码器。

其输出是驱动七段字形的七个信号，常见产品型号有74LS48、74LS47等。

字符显示器：

分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。

电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。

而LED数码显示器是最常见的。

通常有红、绿、黄等颜色。

LED的死区电压较高，工作电压大约1.5~3V，驱动电流为几十毫安。

图1-3是七段LED数码管的引线图和显示数字情况。

74LS47译码驱动器输出是低电平有效，所以配接的数码管须采用共阳极接法；而74LS48译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采用共阴极接法。

数码管常用型号有BS201、BS202等。

图1-4（a）是共阴式LED数码管的原理图，使用时，公阴极接地，7个阳极a~g由相应的BCD七段译码器来驱动。

3.2.2倒计时电路

原理图如下：

图3-5倒计时模块原理图

该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。

完成的功能是当主持人按下开始抢答按钮后，进行30s倒计时，到0s时倒计时指示灯亮。

当有人抢答时，计时停止。

两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，