数字电路抢答器设计.docx
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数字电路抢答器设计
西安邮电学院
数字电路课程设计报告书
——数字抢答器
数字电路课程设计——抢答器的设计
一实验目的
四路数字抢答器的设计
二实验要求
1、要求至少控制四人抢答，允许抢答时间为10秒，输入抢答型号是在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢先抢答者的组号；亮绿灯并锁存组号。
2、在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的组号；亮红灯，并锁存组号。
3、在“抢答开始”命令发出后，超过规定的时间无人抢答，显示无用字符（数码管的倒计时显示为0，主持人开关灯灭）。
4、选做功能:
要求不仅要显示组号,还要显示抢答的次序。
三实验框图及总体设计
如图所示为总体方框图。
其工作原理为：
接通电源后，主持人开关开始时接地处于禁止状态，编号显示器灭灯，开关灯灭，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始"端，宣布"开始"，开关灯亮，抢答器工作，同时定时器倒计时。
选手犯规提前抢答时，抢答器完成：
编号锁存、编号显示以及对应红灯亮。
选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：
优先判断、编号锁存、编号显示。
当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次将开关接地并重新复位。
四主要单元电路设计
1、输入控制电路：
此电路要求能够区分抢答者是否违规：
若输入的抢答信号是在“抢答开始”命令下达之前发出，则该抢答者犯规，输入控制电路应发出“抢答无效”信号，并配合抢先信号锁定电路使抢答者所在组对应的指示灯亮；若抢答信号是在“抢答开始”命令下达之后发出，则抢答有效。
经过分析，我认为主持人控制可以用控制电源开关来实现，判断抢答信号是否有效可以用抢先信号锁定电路配合基本的与非门和发光二极管来实现。
2、555脉冲电路：
由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为触发器和计数器的CP脉冲，电路如下图所示：
UDD接+5V电源，C为4.7Uf,Rp为150K,R为4.7K，第3管脚为CP脉冲的输出端。
3、用一片74LS161、74LS04译码器74LS48做成。
把161做成模十计数器，开始时置数端为0110，161的输出端各接一个非门，就做成了倒计时计数器，再经过48译码，数码管显示9，当从0110一直循环到1111，完成一次循环后，当它再变成0000时，非门输出的结果是1111，这时4个信号接入一个与非门出来接到161的
端，完成保持功能，主持人开关直接接到161的
端，而161的
端接的是74ls148的
端，161非完的输出信号接入74ls48并接数码显示管，当有人在规定时间内抢答时，
变0，161输出保持，数码显示管锁定时间，当有人提前抢答时，因为这时
端为0，所以161输出处于锁定状态，对计时没有影响，当10秒后无人抢答时，
端为0，161又处于锁定状态，时间不变，四与非门的输出信号是和前面说过的
的非相与接入抢答电路部分的74ls48的
端，10秒后无人抢答时，抢答电路的74ls48停止工作，数码显示管显示0，直到主持人重新开始重置和开始。
74LS161功能真值表：
计数器输入
译码器输入
数码管的示数
0110
1001
9
0111
1000
8
1000
0111
7
1001
0110
6
1010
0101
5
1011
0100
4
1100
0011
3
1101
0010
2
1110
0001
1
1111
0000
0
主持人打开开关后，开始计数；通过一个74LS04实现时钟倒计功能；计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
电路图如下所示：
4、时序控制电路:
由74LS148编码器，74LS75D触发器，74LS48译码器和数码管组成
时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
①主持人将控制开关打开后，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。
②当参赛选手按动抢答键时，抢答电路和定时电路停止工作。
③当设定的抢答时间到，无人抢答时，同时抢答电路和定时电路停止工作，且数码管计时为零，且主持人开关灯灭。
五、总体电路图
六，电路仿真图
七电路组装、调试过程中发生的问题及解决方法：
1.实验前应先设计电路图，包括各部分的电路图和总体电路图，并反复检查，反复分析实现的可能性，预计实验中可能出现的问题即可能的解决方法，最好在实际连电路前仿真。
2.理论指导实践，但是，理论中有不少纯理想化的成分，在实验中应考虑实践中各部分合理论的差距，差别。
在实际中，电阻，电容，的真实值不会那样准确。
各器件的输入端在理论中悬空是表示接高电平，但是实际的逻辑器件如果输入端本该接高电平而没接，可能会导致元件的工作不稳定。
3.在实际联电路时，会出现接触不好等情况。
这是由于面包板的质量和连线时线头裸露部分没有完好的接触面包板的铜片造成的。
这时只能用万用表测量各个接头的电压来判断是否是接触不好。
4.应该注意发光二极管应接上行或下行电阻来保护他的电压不致过大而损坏二极管。
数码管也要通过电阻接地，防止将数码管烧坏。
5.应注意每个元器件的工作原理和工作功能，以及中规模逻辑器件的管脚图，以免因此而造成不必要的过失。
6.连接电路时，先连接脉冲发生电路，并检测其是否正常工。
555脉
冲输出电路不能输出脉冲时，检查的方法是看电容和电阻接触是否
好。
7．7475不能锁定，检查ENABLE端的电压是低电平不，逐级排查直到找出问题所在。
8．连电路时，有的芯片可能是坏的，有的面包板也可能有问题，这要用万用表进行检测其连通性。
八小结
通过两周的实习，基本上达到了实验的目的，对数字电路基本知识更加熟悉，培养了独立分析问题和解决问题的能力，对各个元器件也有了更深入的了解。
刚开始设计电路时觉得一点头绪也没有，只是觉得很难。
不过在老师的指导下，我通过查资料，请教同学，在第一周内完成了电路的设计，并进行了仿真。
第二周连接电路，这也不是一件容易的事，我连的电路问题很多，有的是因为线接触不好，有的是因为自己太粗心线连错了，反正经过我的努力和向老师同学请教，问题都被解决了。
看着自己努力连接成功的电路，觉得好高兴。
不过也正是这次实验让我明白了理论与实践之间的差异。
我设计的电路在电路仿真中完全正确，可是当我接好电路后，它却和我预期的相差很多。
这也使得我的动手能力得到了提高。
在设计电路时，设计的电路应尽可能的简单。
然后用万用表检查面包板及各芯片是否正常，不正常就赶快换。
接电路的时候，按模块接，先逐块连好，同时逐块检查是否正常，一块连好后再连下一块。
连线时布局是很重要的，芯片的位置也很有讲究，连线时应尽量把所有芯片的位置分开，便于布线。
不然的话，芯片之间的距离太窄，容易造成别的线无法过去。
连线时应尽量让所有的线都贴着面包板，不要让线交叉，这样当发现线路有问题时就比较好改。
这次课程设计对于我来说收获很大，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。
在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，我是一个只注重理论不注重实践的人。
通过本次实验，我认识
到了实践的重要，也提高了我的实际动手能力。
我们要学会把理论联系实际，而这次课程设计就是一个很好的机会，不仅能提高我们的理论知识，而且也培养了我们的实际动手能力。
尽管在中间遇到很多问题，但是经过自己的思考和同学的帮助，使得这次实验能顺利完成，而且在讨论中我们也学到了很多知识，而且也对也前的知识做了一个很好的回顾。
在这次实验中，我体会到在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，比如想用其他信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，必须是最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。
下来就是在实际动手连接电路时的问题，由于种种客观方面的原因，导致理想和现实相差太远，输入电路不可以悬空，悬空并不是高电平，芯片上有接电源和接地的悬空是高电平，但这个高电平并不是，有时候它不是怎么高，这样地话，就会对后面地时序电路产生影响。
在通过这两个礼拜地设计实习，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。
通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么？
我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。
最后，我非常感谢每天一直在实验室指到我们的老师。
因为是他们使我在这次设计中受益非浅。
参考文献：
王毓银主编《数字电路逻辑设计》（第三版）高等教育出版社
鬲淑芳主编《数字电子技术基础》 陕西师范大学出版社
西安邮电学院电信系数字电路课程设计过程考核表
学生姓名
韩昊澎
班级/学号
科技0701/15
承担任务实验室（单位）
电子技术教研室
所在部门
电信系
实施时间
2009年12月13日—2009年12月26日
具体内容
第一周
周一：
听老师讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；
周二：
选定题目，并设计电路，完成电路设计；
周三：
电路仿真；
周四：
领取元器件，开始组装电路；
周五：
组装电路；
第二周
周一：
组装电路；
周二：
老师验收电路；
周三：
写实验报告；
周四：
写实验报告；
周五：
实验总结；
……
指导教师（师傅）姓名
唐小华
职务或职称
讲师
指导教师（师傅）
对学生的评价
学习态度
□认真□一般□不认真
学习纪律
□全勤□偶尔缺勤□经常缺勤
实践能力
□很强□一般□较差
指导教师（师傅）对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见
指导教师（师傅）签字
年月日
西安邮电学院电信系数字电路课程设计成绩鉴定表
学生姓名
韩昊澎
班级/学号
科技0701/15
进行时间
2009年12月13日—2009年12月26日
成绩鉴定
学习内容（20分）
与教学任务计划结合程度（10分）
与专业培养结合程度（6分）
其它（4分）
接受单位评价
（20分）
实践能力（10分）
学习态度（6分）
学习纪律（4分）
报告鉴定
（60分）
报告内容与实践过程紧密结合（15分）
报告内容与教学计划内容紧密结合（15分）
报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数30分）
评阅教师姓名
唐小华
职称
讲师
成绩
评语
评阅教师签字
年月日
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