八路抢答器实训报告.docx
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八路抢答器实训报告
八路抢答器实训报告
《数字逻辑电路》实训报告
专业：
自动化
学生姓名：
学号：
1
指导教师：
游、文淼
6月7日
多路智力竞赛抢答器的设计与制作
1整机设计
1.1设计要求
（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。
（2）. 要求有一个系统清除和抢答控制开关，由主持人控制。
（3）. 抢答器具有锁存与显示功能。
参赛选手进行抢答，锁存相应的编号，，显示器上显示选手的编号，期间不允许选手抢答并保持到主持人将系统清除为止。
1.1.1设计任务
（1）．根据基本设计任务的要求，选择抢答器电路设计方案。
（2）．抢答器主要由按键开关电路、RS触发锁存电路、编码器、译码器、数码管等部分组成构成。
（3）．设计原理电路图并进行PCB布局布线、印刷电路板、腐蚀电路板、进行电路板打孔。
（4）．按PCB图装配器件，并按照多路智力抢答器的调试步骤，逐步进行调整与功能测试。
1.1.2性能指标要求
（1）．抢答器能够实现基本抢答；可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，她们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。
（2）．给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。
（3）．抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。
之后，封锁输入电路，禁止其它选手抢答。
优先抢答选手的编号一直显示在数码管，直到到主持人将系统清零为止。
1.2整机实现的基本原理及框图
1.2.1基本原理
S1-8为八位选手的抢答开关，SW1单刀双掷开关设为主持人控制开关。
当主持人控制开关置于清零状态时，RS触发器的R端为低电平，输出端全部为低电平。
于是4511的BI为高，显示器灭灯；74LS148处于工作状态。
当SW1置于开始状态，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态。
74LS279的1R、1S均为高电平，由真值表可知，输出1Q为低电平，从而使74LS148输入使能端为低电平有效，即抢答器处于等待工作状态。
若有选手（假设为3号选手）按动抢答开关（即闭合S4），此时优先编码器74LS148输入端I3接低电平有效，则输出A2A1A0为100，A2A1A0分别接至3S、2S、1S，根据RS锁存器真值表，1Q2Q3Q输出分别为110，从而4511的输入端DCBA为0011，经4511译码，显示器上显示“3”。
与此同时，当74LS148输入端有一个为低电平时，GS为低电平
有效，即标志译码器处于工作状态，从而使4S为0，此时4Q输出为高电平，致使EI为高电平，74LS148处于禁止工作状态，即输入不受允许。
实现了优先抢答有效的功能。
抢答结束后，主持人拨动开关清零，数码管不亮，即恢复初始状态，进入下一轮抢答环节。
图1.2.1抢答器电路图
1.2.2总体框图
图1.2.2抢答器原理图
2各功能电路实现原理及电路设计
抢答电路的功能有：
分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；要使其它选手的按钮操作无效。
因此，选用优先编码器74LS148、RS锁存器74LS279、译码显示电路4511、报警电路74LS86以及74LS27完成上述功能。
下面简述一下重要芯片的作用以及芯片管脚。
2.174LS148
74LS148为8线－3线优先编码器，共有54/74148和54/74LS148两种线路结构型式，将8条数据线（0－7）进行3线（4-2-1）二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。
利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展。
编码器在抢答电路中功能是判断抢答者的编号。
其引脚图及真值表如下图所示。
图2.174LS148引脚图
表2.174LS148真值表
2.274LS279
74LS279是由4个RS锁存器组成，且均为与非门构成的RS锁存器。
其中，1S和3S有两个输入端，S1和S2均为相与的关系。
本设计中，将S2均接高电平，仅利用S1控制输出。
其引脚图如图四所示，下表为SR锁存器的功能真值表，值得注意的是S和R不能同时为高电平，否则输出不确定。
其引脚图及真值表如下图所示。
图2.274LS279引脚图
表2.274LS279真值表
2.34511
4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管），显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
3制作与调试过程
使用Protel99SE进行原理图和PCB图的设计。
原理图和PCB图见附录。
设计完成原理图和PCB图后，开始打印PCB并腐蚀。
腐蚀完成后进行打孔。
电路板完成后进行元件的装配，将各元器件按原理图正确焊接在电路板上。
在调试过程中，出现蜂鸣器一直响着，经过测试，发现有部分电路接地线路不够完善，最终使用跳线的方法解决了这一问题。
4电路测试
把控制开关设置为“清除”位置，用万用表检查RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q~1Q）全部为低电平。
于是74LS48的BI/RBO端=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端，即ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。
然后把控制开关拨到“开始”位置，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，给8路抢答输入端给上低电平的输入信号，如当有选手将抢答按键按下时（如按下5S），74LS148的输出A2A1A0=010，EI=0，经RS锁存器后，74LS279的输出4Q,即CTR=1，BI/RBO =1，74LS279处于工作状态，输出端3Q2Q1Q=101，EI=0，经RS锁存器后，出“5”。
另外，CTR=1，使74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。
4.1测试仪器与设备
万用表一台
抢答器电路板一块
4.2功能测试
当电路正常工作时，红色LED灯亮，蜂鸣器发出声音，当开关拨到蜂鸣器没有发出声音时，绿色LED灯亮；当按下按键，数码管则显示与其相对应的数字，蜂鸣器无声；若再按下其它按键，数码管不改变其显示；再次拨动开关时，数码管上显示的数字被清除，蜂鸣器发出响声，说明实现电路的清除功能。
5实训结论
经过本次课程设计巩固了我的数电知识，深化了对重要知识点的记忆和理解。
在设计过程中，查阅资料，了解了各个芯片的功能以及原理，完善了我的知识体系。
经过这次课程设计,我学到了很多书本上没有的实际的知识,熟悉了一些元器件、芯片的灵活运用。
在设计及制作过程中，遇到过一些困难。
经过上网查询和询问老师将问题解决。
而且在网上学习到了一些元器件组合起来的作用，最重要的是我能够自己思考，解决问题。
经过这次实训我加强了我的动手能力和解决问题的能力，为将来的学习和工作奠定了扎实的基础。
参考文献
[1]谢自美等编著.电子线路设计.实验.测试（第三版）[M].武汉：
华中科技大学出版社,.
[2]阎石编著.数字电子技术基础（第四版）[M].北京：
高等教育出版社,1998.
[3]江国强编著.新编数字逻辑电路[M].北京：
北京邮电大学出版社,.
[4]
附录
1、元件明细表
器件
数量
器件
数量
74LS148芯片
1块
1KΩ电阻
11个
74LS279芯片
1块
200Ω电阻
2个
74LS27芯片
1块
发光二极管
2个
74LS86芯片
1块
按键
8个
4511芯片
1块
单刀双掷开关
1个
蜂鸣器
1个
三极管
1个
2、电路原理图
3、PCB图
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