数电课程设计报告四人智力竞赛抢答器电路的设计.docx

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数电课程设计报告四人智力竞赛抢答器电路的设计

数字电子技术实习报告

（四人智力竞赛抢答器电路设计）

一、设计目

1.掌握四人智力竞赛抢答器电路设计、组装与调试办法。

2.熟悉数字集成电路设计和用法。

二、设计任务与规定

1.设计任务

设计一台可供4名选手参加比赛智力竞赛抢答器。

选手时，数码管显示选手组号，同步相应LED灯亮。

2.设计规定

1）四名选手编号为:

1,2,3,4。

各有一种抢答按钮，按钮编号与选手组号相应，也分别为1,2,3,4。

2）给主持人设计一种控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答开始。

3）抢答器具备数据锁存和显示功能。

抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号及时被锁存，并在抢答器上显示该编号，同步LED灯给出灯光提示，封锁输入编码电路，禁止其她选手抢答。

抢答选手编号始终保持到主持人清零为止。

4）用555产生频率为1Hz脉冲信号，作为定期计数器ＣP信号。

三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计

方案一:

1.四人智力竞赛抢答器原理仿真图如下

其工作原理为：

接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处在禁止状态，编号显示屏灭灯；主持人将开关置开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。

选手按抢答按钮抢答时，信号通过D触发器锁存并输出到后级得CD4511BCD译码器和发光二极管；依照信号点亮发光二极管和数码管显示按钮编号。

当一轮抢答之后，定期器停止、禁止二次抢答、定期器显示剩余时间。

如果再次抢答必要由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。

2．单元电路原理分析：

1）抢答器电路其功能重要有74LS175D触发器和74LS20和74LS00完毕。

该电路完毕两个功能：

一是辨别出选手按键先后，并锁存优先抢答者编号，；二是禁止其她选手按键操作无效。

工作过程：

开关J2置于"清除"端时，74LS175D触发器CLR端均为０，Q端均为0,

=1，因此数码管显示0所有发光二管不亮；。

当开关J2不接地即打开时抢答开始，当无人按抢答开关时锁存器

输出全为高电平经为几种非门仍为高电平锁存器处在等待接受触发状态当选手按下抢答开关时（如第一种抢答开关）1D=1，

=0，使得CP=1这样使得无论输入何种信号输出将保持不变（脉冲信号不能进入触发器）从而禁止了其她选手按键操作，当按键松开即按下时，74LS175锁存保持功能，此时由于仍为１Ｑ＝１，使CP＝１，因此74LS175仍处在禁止状态，保证不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者优先性。

如有再次抢答需由主持人将J2开关重新置清除端，然后再进行下一轮抢答。

74LS175其功能表如下：

2）数码管显示电路采用CD4511BCD译码器和七段数码管来实现。

CD4511真值表如下：

七段数码管管脚如图

5）脉冲产生电路这某些电路重要通过NEE555定期器来产生，频率课通过RC来变化。

6）LED电路重要用发光二极管和三极管来实现。

四、安装与调试过程

1　一方面应对整个电路在电路上布好局，画出电路布局图表上芯片各封装管脚号，以便焊接和连线。

2　先把所有元件都插到电路板上（通过把管脚弯曲使其稍微固定）而后一种模块一种模块焊接，焊接时尽量能借助各元件管脚（有管脚比较长）来实现元件来连接，无法避免交叉处和够不着在使用导线连接。

各模块焊接完后在焊接模块间连接。

3　调试，开始每一种灯亮，日后发现555定期器没节5V电源;又有只两个灯，且开关失效，经检查发现控制开关和74ＬＳ175输入端电阻一端没接地。

接好后依然有两灯亮着，按下控制开关能让两者灯灭松开后又亮；这因该是74ＬＳ175芯片上出错了，就是有两个输出始终为高点平，两个始终为低电平。

4　排除故障办法；1）一方面用万用表调到测各该联通地方有没连上接上或与否有地方短路了。

2）对着电路板（焊接面）把焊接电路画了出来，再对照原理图查。

五、元件清单

数字集成电路74LS175、CD4511、74LS20、74LS00各一片，NE555定期器一片，510欧姆电阻8各，10K电阻10个，100K电阻1个，三极管4个，发光二极管4个，0.01uF电容2个，4个二极管。

五个开关。

方案二：

我自己通过在图书馆和网络上查阅资料，自行设计出了一种四路抢答器，我通过原理检查和模仿仿真证明我自己设计出来电路是可以实现抢答功能。

下图就是我自己设计出来抢答器电路通过仿真后仿真原理图：

我设计出来电路图实现了抢答功能，即当第一位选手摁下抢答开关并不放时候，其她选手再抢答为无效，同步批示灯显示第一位抢答选手位置，如果再接入基于cd4511七路数码管显示屏就能显示抢答选手序号。

我自己设计电路图与教师给咱们示例原理图相比，长处是所用元器件少并且简朴此原理图是通过简朴数电逻辑推导出来，因而，实现简朴、所用元器件少是它一种突出长处。

由于我设计思路不是很完善，设计出来抢答器电路有某些缺陷:

由于没有使用锁存电路导致我设计抢答器不能实现锁存功能，以至于需要选手们在抢答时候要按着抢答开关始终不放，这是我在设计抢答器过程中犯下一种致命错误，也是我在课程设计中没有用此简朴方案二设计电路而改用方案一重要因素。

六、心得体会

3．通过本次数字电子实习加强了咱们动手、思考、解决问题能力。

在整个实习过程中，咱们通过自己努力设计出了某些抢答器原理图，但是由于考虑不周全导致某些电路虽然实现了抢答功能，但由于原理上不完善而不具备基本实用功能。

通过度析比较咱们选出了最佳设计电路。

这是一种自我批判和积极进取精神。

4．通过本次课程设计，咱们培养了一种认真细致，思维严谨科学精神，咱们通过自己行动来让自己明白了这些精神在咱们后来学习和生活中必不可少。

咱们在焊接过程中只要稍稍不留神就很有也许接错线和管脚，由于一时不细致将导致整个抢答器不能工作，将要耗费咱们大量时间去发现错误排除错误，这将大大延期咱们完毕作品时间。

这就是所谓欲速则不达。

5．通过实习咱们对这些几本芯片功能有了一定理解，可以熟知她们封装管脚图和实现基本功能。

对各种抢答器电路原理已经烂熟于心，尚有对每种不同抢答器原理区别和电路设计优缺陷已有了某些理解。

6．咱们在学习了模电之后对数电有了一种比较深厚结识，理解到了数电和模电在咱们学习和生活中应用，同步咱们也深感咱们没完全理解数字电子技术在上理论上学习和研究，咱们尚有诸多东西要学，当前所学到但是是九牛一毛！

咱们应结合某些实例来学习理论知识！

7．通过本次课程设计我学到了诸多在理论课上所学不到东西，这提示着咱们要将理论用于实践，这样咱们才会对所学东西有一种跟家深刻理解。

最后感谢教师给咱们提供了这次让咱们受益匪浅实习机会。

电信系09电气二班03号

陈鸿亮

4月25日