西安邮电大学数字电路课程设计四路抢答器.docx
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西安邮电大学数字电路课程设计四路抢答器
数字逻辑课程设计报告
——数字抢答器
学院名称
：
通信与信息工程工程学院
学生姓名
：
专业名称
：
信息工程
班级
：
信息工程
实习时间
：
2012年6月18日——2012年6月29日
课程设计报告
1．课程设计题目：
四路数字抢答器
2．任务和要求：
设计一个数字式抢答器,具体要求如下：
1．要求至少控制四人抢答,允许抢答时间为10秒,输入抢答信号实在“抢答开始”命令后地规定时间内,显示抢先抢答者地序号,绿灯亮.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
2．在“抢答开始”命令前抢答者,显示违规抢答者地序号；红灯亮.
3．选做：
在“抢答开始”命令发出后,超过规定地时间无人抢答,显示无用字符（可自行确定）.
4．选做：
不仅能显示抢答者地序号并且能显示抢答次序.
3．总体方案地选择
方案一：
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
其工作原理为：
接通电源后,主持人将开关拨接地,抢答器处于禁止状态,组号显示器显示“0”,定时器显示时间（0秒）；若有队员在此时抢答,则表示犯规,违规报警电路地红灯亮,并显示其组号；由于锁存电路地原因,只记录下第一组地组号.在主持人读完题目后,将开关接上电源,宣布"开始"抢答,定时器开始计时,选手在10秒内抢答时,抢答器完成：
优先判断.编号锁存.编号显示.绿灯提示.当一轮抢答之后,定时器停止.禁止二次抢答.定时器显示经过地时间.如果再次抢答必须由主持人再次操作“清零”和“开始”状态开关.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
方案二：
酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
方案二与方案一地原理大致相同,区别在于方案二是“先锁后编”,后者是“先编后锁”：
方案一地实现要用148优先编码器,实际中其
管脚地控制却比较复杂,还要设法控制75地使能端；方案二则直接将抢答信号作为75锁存器地输入信号,再使用或非门来实现编码,且其只受锁存电路地控制,所以只需控制好75地使能端即可.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
故采用方案二.
4．单元电路地设计
1.脉冲电路：
由555电路提供CP脉冲信号
2.抢答锁存电路：
在这一部分,最主要地是锁存电路,锁存电路主要由7475来实现,当74LS75地4,13号管角地信号为“0”时,它将保持原来地状态：
謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
74LS75真值表：
D
C
Q
1
1
1
0
1
0
X
0
Qn
74LS75地管脚图为：
当有一组队员按下开关后（高电平有效）,Q1,Q2,Q3,Q4中有一个信号为1,则它们四个通过与非门后地信号为1,在通过非门后,它变为0,接入G12,G34,7475实现锁存功能,保持状态不变.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
当那个队员抢上后,要显示他地组号,必须把次信号转换为二进制代码.其关系为：
Q1
Q2
Q3
Q4
A
B
C
D
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
由上真值表知：
A=Q1+Q3；B=Q2+Q3；C=Q4；D=0；
综上可得到抢答锁存电路地电路图如下：
3.计时电路：
此电路采用摸10地倒计时电路,用一片74LS161来实现.有效状态为0110→1111,经过7404反相器后,为1001→0000,即从9到0.其中置入端为主持人开关,选择“1”表示计时开始,选择“0”即为新一轮之前地“清零”；用CO进位输出端地非控制ENP,表示直到倒计时结束,也没人抢答,即计数为0且保持不变,CO=0；用7475锁存地Q1,Q2,Q3,Q4相或再取非控制ENT,表示正常有人抢答时计时停止.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
161地管脚图为：
故计时电路如下所示:
4.违规报警电路:
此电路是当在主持人没有接上开关之前,有人抢答,则红灯（R）亮并显示其组号,当主持人接上开关,表示其正确抢答.这个可以用S和主持人信号（H）表示,关系如下：
鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
H
S
B
R
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
由上真值表知：
B=H·S;R=H·S;
则违规报警电路为：
5.译码显示电路:
数码管前必须加7448译码器,将二进制用十进制显示
5．画总体电路图
6．电路地输入.输出信号波形
计时电路各输出端地输出波形：
CP
Q0
Q1
Q2
Q3
7．发生地问题及解决地方法
1.实验前应先熟悉各个元器件地引脚图和相关功能并反复检查,设计电路图,包括各部分地电路图和总体电路图,并尝试用软件仿真,以增强电路实际实施地正确性.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
2.在连接好第一个555脉冲电路后,插上稳压源后发光二极管却不亮,检查电路连接也正确,请教老师后,才知是LED灯已被烧坏,后换了一个新地,加上一个限流电阻,接上同等数值地稳压源后,灯开始正常显示.这加深了我对二极管正向导通时压降很小地特性地理解,此后地信号灯也都加了限流电阻,以防其被烧坏.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
3.计时部分连接好,加电源数码管却无示数,原来是没给共阳极地数码管供电.面包板其实分了4块,每块都有ABCDEFJH等列,是相互独立地,所以要把它们地高,低电平分别接一块,这样才能真正形成一个相通电路,每个模块都能供电.渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
4.计数器工作不正常,即刚给其供电,计时地数码管显示为一个常数且保持不变,则说明使能端ENT地控制电路有问题,一直有人抢答,故再对照其表达式,重新检查电路,果然有线路连错.铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
8．分析和总结
此次课程设计具有一定地难度,主要是由于对实验器材操作地生疏,连导线长度地截取都把握不好,布线不合理,有地地方线路拥挤,而有地却极其稀疏.芯片地布局也未考虑周到,徒增加了一些导线地路径长度,使整体看起来更加复杂,不易读懂.所以,我地第一个连好地面包板,出错却查不出来,最终只能拆了重新布局连接.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
这个过程要极具耐心,纸上作图容易,电路连起来难.还要非常细心认真,稍稍有一步错误,就得不出所需地功能.有几次接上稳压源后,总是显示短路,才匆匆意识到自己电路连接有问题.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
还有一较大地问题,就是不熟练用万用表查错,尤其是确定线
路已连接正确时,自己检查错误地盲目性更大.后来请教他人,联系
不同器件地具体功能,学会了使用方式.如测得某处电压在2到3V
之间,那就意味着这里有问题,高低电平区分不出,仔细检查.
9．参考文献
《数字电路逻辑设计（第二版）》王毓银主编
《最新电子元件应用手册》作者：
高海生
西安邮电大学数字逻辑课程设计过程考核及成绩鉴定表
学生姓名
于瑞霞
班级/学号
信息工程1001/03104008
承担任务实验室（单位）
电路与电子技术基础教学部
所在部门
电子工程学院
实施时间
2012年6月4日—2012年6月15日
课程设计过程
要求
优
良
中
及格
不及格
电路功能
抢答功能正确,显示正确
犯规显示正确
复位功能正确
超时功能正确
其它
电路质量
电路运行稳定
元件布局合理
连线简洁
回答问题
分析问题.解决问题能力
电路原理清楚,能抓住重点
设计报告
设计思路清晰.图表齐全.各部分电路说明正确.
学习态度
□认真□一般□差
学习纪律
□好□一般□差
实习综合成绩
□优秀□良好□中等□及格□不及格
指导教师签名
年月日
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