课程设计 八路抢答器的设计制作.docx

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课程设计八路抢答器的设计制作

课程设计任务书

题目

八路抢答器的设计制作

任务与要求：

任务

1.抢答器同时能提供8个代表队比赛，分别用8个按钮SW0—SW7表示，及主持人开关SW8具有清零功能；

2.电路基本含有基本锁存功能编码显示，信号灯提示功能；设计八路抢答器电路原理图，并且分析电路的工作原理；

3.设计八路抢答器的电路原理图，并且分析电路的工作原理；

4.用proteus的ISIS来设计一个八路抢答器电路进行仿真功能；

5.电路的制作与功能实现的检测与调试，以及简单电路故障的判定与排除

要求：

1.模拟抢答并用数码管信号灯显示相应的编号；

2.主持人开关控制抢答器的开关与清零功能；

开始日期2010.12.13完成日期2010.12.24

2010年12月24日

摘要：

该电路主要有三部分电路组成分别是锁存电路，编码电路和译码电路。

实现以下功能：

1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0～S7表示。

设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

2.抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示。

选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

关键词：

锁存电路；编码电路；译码电路；Proteus7.4a仿真软件

目录

1．课程设计题目·······················································1

2.课程设计目的·······················································1

3.课程设计内容和要求················································1

3.1设计内容·······················································1

3.2设计要求·······················································1

4.课程设计总体框图··················································1

5.单元电路设计方案和原理说明······································2

5.174LS148························································2

5.274LS48··························································3

5.374LS373锁存器·················································5

5.4控制电路设计···················································7

6．总体电路图及工作原理··············································8

7.心得体会····························································8

8.参考文献···························································10

第一章设计题目

1设计题目

“八路抢答器的设计制作”

第二章课程设计目的

2课程设计目的

2.1培养数字电路的设计能力

2.2掌握抢答器电脑设计方法

第三章设计内容和要求

3设计内容和要求

3.1设计内容

3.1.1抢答器同时能提供8个代表队比赛，分别用8个按钮SW0—SW7表示，及主持人开关SW8具有清零功能；

3.1.2电路基本含有基本锁存功能编码显示，信号灯提示功能；设计八路抢答器电路原理图，并且分析电路的工作原理；

3.1.3设计八路抢答器的电路原理图，并且分析电路的工作原理；

3.1.4用proteus的ISIS来设计一个八路抢答器电路进行仿真功能；

3.1.5电路的制作与功能实现的检测与调试，以及简单电路故障的判定与排除

3.2设计要求：

3.2.1模拟抢答并用数码管信号灯显示相应的编号；

3.2.2主持人开关控制抢答器的开关与清零功能；

第四章设计总体框

4设计总体框

如图

（一）所示为八路抢答器的原理图。

如下：

图

（一）

抢答器系统原理框图如上所示。

它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，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，扩展电路完成定时抢答的功能

第五章单元电路设计方案和原理说明

5单元电路设计方案和原理说明

5.1抢答器电路设计

其原理说明：

（1）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，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。

（2）选用优先编码器74LS148、锁存器74LS373、译码器74LS48组成抢答电路

（3）抢答电路工作原理：

当控制开关置于“清除”位置时，RS触发器的

端为低电平，输出Q4—Q1全为低电平。

此时74LS48的

=0，显示器灭灯；74LS148选通输入

=0,74LS148处于工作状态，而锁存电路不工作。

当控制开关置于“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，当有选手按键抢答时，如5号选手优先按5号键，则74LS148输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存后，Q1=1，

=1，74LS48工作，Q4Q3Q2=101，经74LS48驱动译码后，显示器显示数字5。

Q1=1使74LS148为高电平。

即74LS148禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开后，74LS148的

EX为高电平，但由于Q1输出仍为高电平不变，所以74LS148仍处于不工作状态，其它按键的输入信号不被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。

5.274LS148优先编码器

有些单片机控制系统和数字电路中，无法对几个按钮的同时响应做出反映，如电梯控制系统在这种情况下就出出现错误，这是绝对不允许的于是就出现了74ls148优先编码器，先说一下他的基本原理.他允许同时输入两个以上编码信号。

不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。

74ls148管脚功能74ls148引脚图

74ls148优先编码器管脚功能介绍:

为16脚的集成芯片，电源是VCC（16）GND（8）,I0—I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。

〈74ls148逻辑图〉〈74ls148逻辑表达式〉

使能端OE（芯片是否启用）的逻辑方程：

OE=I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE

当OE输入IE=1时，禁止编码、输出（反码）：

A2,A1,A0为全1。

当OE输入IE=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：

I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。

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。

<74ls148真值表>

由74ls148真值表可列输出逻辑方程为：

A2=（I4+I5+I6+I7）IE

A1=（I2I4I5+I3I4I5+I6+7）·IE

A0=（I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7）·IE

5.374LS48译码器

74LS48管脚功能

74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。

74LS48真值表

由74LS48真值表可获知7448所具有的逻辑功能：

（1）7段译码功能（LT=1，RBI=1）

　　在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符.

（2）消隐功能（BI=0）

　　此时BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论LT和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。

该功能主要用于多显示器的动态显示。

（3）灯测试功能（LT=0）

　　此时BI/RBO端作为输出端，端输入低电平信号时，表1最后一行，与及DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。

该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。

（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）

此时BI/RBO端也作为输出端，LT端输入高电平信号，RBI端输入低电平信号，若此时DCBA=0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。

DCBA≠0，则对显示无影响。

该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。

5.474LS373锁存器

74LS373管脚图

74LS373真值表

373的输出端O0~O7可直接与总线相连。

当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。

当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。

当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。

当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。

引出端符号：

D0～D7数据输入端

OE三态允许控制端（低电平有效）

LE锁存允许端

O0~O7输出端

5.5控制电路设计

抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，LED上就会显示最先按按钮的选手代号。

第六章总体电路图及工作原理

6总体电路图及工作原理

Proteus仿真图

第七章心得体会

两周的课程设计结束了，我对数字电路有了进一步的了解，设计过程也是我的学习过程，培养了我如何去把握一件事，如何去做一件事，如何去完成一件事。

在设计抢答器过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件（如：

锁存器，译码器和LED显像管等）及原理有了更深一层次的认识。

在设计过程中，与队友分工设计，和孙政相互探讨，相互学习，相互监督。

学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

由于对数字电子技术的学习已经过去一年，开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也只有一点模糊的记忆，但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。

“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。

我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

设计过程中遇到了很多问题，最让我记忆深刻的就是在仿真环节中，本以为已经克服重重难关完成了课程设计，虽然抢答器中双号抢答器各方面的确已经很完备，但是单号环节却出现了一个漏洞，在单号抢答成功后，其他号码还可以再次抢答，而主持人出显示的也是后者的结果，原因除在锁存器上，经过我和孙政的研究，再加上大四学长的悉心指导，我们最终克服了难关，完成了电抢答器的设计。

两周的锻炼,14天的不同感受,我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼,但一路走来，我却收获了知识，收获了希望和努力后的成果。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力不是很完备，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感谢我们的张伟老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。

而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。

同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

我相信这十几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发,我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际,证明自己的能力。

由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

第八章参考文献

8参考文献

[1]康光华主编.电子技术基础（数字部分）高等教育出版社

[2]胡锦主编.数字电路与逻辑设计高等教育出版社

[3]阎石主编.数字电子技术基础高等教育出版社

[4]肖景和主编.数字电路应用300例中国电力出版社