数字电路课程设计四路抢答器.docx
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数字电路课程设计四路抢答器
数字电路课程设计
——四路抢答器
专业：
班级：
姓名：
学号：
组员：
指导教师：
数字电子技术课设——四路抢答器
一、设计题目
四路竞赛抢答器
二、设计目标
1、掌握四路竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。
2、熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
三、设计任务
1、抢答器参赛者分为4组，每组序号分别为1、2、3、4，按键SB0~SB3分别对应4个组，抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其他组的按键信号。
2、系统设置外部清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。
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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号（LED显示），同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。
抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
4、抢答器具有定时（30秒）抢答的功能。
当主持人按下开始按钮后，定时器开始计时，显示时间，若无人抢答，计时到30秒的时候，扬声器发出声响，声响持续1秒。
若参赛选手在30秒内有人抢答，扬声器响，同时LED灯亮，并保持到主持人将系统清零为止。
5、可用555定时器和一定数值的电阻和电容产生频率为1KHz的脉冲，作为触发器的CLK信号。
再经分频器输出秒脉冲作为定时器的CLK信号。
四、进度安排
序号
内容
时间
1
课题介绍
0.5学时
2
查找资料理论设计并仿真
2学时
3
安装、调试电路
2学时
4
技术指标测试
1学时
5
答辩
0.5学时
五、设计方案
1、所需电路元器件：
74LS74×2
555定时器×1
74LS160×5
74LS20×1
74LS00×2
74LS04×1
2、各芯片的引脚图及功能表
74LS74引脚图及其功能真值表
555定时器的引脚排列图
74LS160引脚图管脚图
74LS160的功能真值表
74LS20引脚图及其功能真值表
74LS00引脚图及其功能真值表
74LS04引脚图及其功能真值表
六、各部分电路设计原理
1、判别电路：
需要74LS74两个芯片，74LS20,74LS00,74LS04各一个，开关5个K1,K2,K3,K4,K5，1KHZ的脉冲，指示灯等，按照总体设计电路图（见七、总体电路分析设计四路及过程）连接，首先使每个芯片都正常工作，在第一个D触发器中，2接K1,12接K2，5和9分别接指示灯，6、8接到四输入的非门上，第二个D触发器中，2接K3，12接K4，5和9分别接指示灯，6、8也接到四输入的非门上，而两个D触发器中的1和13共四个口分别连在一起接开关K5，两个D触发器中3和11都连在一起，接出一根红线L1，然后在将74LS20的输出端接在74LS04的输入端，其中的输出端接74LS00输入一端，另一个输入端接1KHZ的脉冲，它的输出正好接在红线L1上，此时完成了抢答器。
2、计时电路：
（1）由1KHZ的脉冲分频1HZ的脉冲的制作：
需要74LS160三个芯片，1KH的脉冲和1HZ的脉冲，指示灯以及导线等，按照图连接，首先使每个芯片都正常工作，从右边往左开始分频，将三个芯片中的1，7，9，10分别接在VCC上，将最右边的2接在1KHZ的脉冲上，它的15接在中间160的2上，其中的15接在最左边的2上，其中的15接在指示灯上，再用一导线连在1HZ的脉冲上，另一端连在指示灯上，开始比较两个灯是否同时亮灭，如果同时，那么达到分频的效果了，否则检查线路。
（2）555定时器来得到1KHZ的脉冲
需要555定时芯片，电阻5.1千欧（两个），电容0.1U，还有一个未知电容等，按照图示连接，将1接地，4和20连在VCC上，在从VCC上连接到5.1K,再经过5.1K，再经过电容0.1U，最最后接地，分别将芯片中的19连在两电阻之间，6和2连在R2和电容0.1U之间，3接指示灯，再将一个1KHZ的脉冲连在指示灯，观察比较是否同时（其中时间很短暂，无法准确观察出来，但根据计算公式也能计算出来，要是有示波器，可以正确的比较出来）。
（3）计数
需要74LS160芯片（两个），显示器，74LS00芯片等，按照图示连接，首先使每个芯片正常工作，将左边一个7，9，10接在VCC上，将15接在右边的7，10上，它的9接在VCC上，两个的1接在VCC上，3，4，5，6接地，11，12，13，14分别按照高地位的顺序接在显示器上，右边的13，14在接在74LS00的两个输入端上，输出一端，再接下个与非门一端，另一端接1HZ的脉冲，它的输入端接在两个芯片的2端口上，观察计数器是否从0开始计数到30。
如果行，就说明计数成功了，否则检查电路。
3、声光显示电路：
抢答者按动抢答按钮，其对应的LED灯亮，蜂鸣器响。
LED显示器通过计时电路送入的1HZ脉冲计时，当经过30秒无人抢答时，蜂鸣器发生警报。
七、总体电路分析设计思路及过程
总体设计电路图
抢答器由D触发器为核心组成。
由四个触发器和门电路组成，K1、K2、K3、K4为抢答按钮，高电平有效。
K5为主持人的复位开关，低电平有效。
抢答前，主持人按下复位开关，将LED灯以及计时器清零。
等待抢答。
抢答时，若抢答按钮中有1路按下，则其对应的LED灯亮，并驱动蜂鸣器发声。
同时通过终止D触发器的CP脉冲来封锁他路抢答按钮的作用。
八、
四路抢答器框图
九、设计总结
数节课时的课程设计眼看尘埃落定。
在这次课程设计中我们经历了阶段性成功的喜悦，以及部分电路失败的绝望，陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。
特别是，在最后阶段完成整体调试的时候，我组所制作的电路蜂鸣器在初始时刻便发声，且无法抢答。
当计时达到30秒时，蜂鸣器停止发声。
经过长时间的观察，我发现，我组电路的1——4路抢答按钮在初始时刻便被按下，当K5清零后，产生无法抢答的现象；同时，判别电路给声光显示电路一个错误的信号，同门处输入长期为高电平，导致蜂鸣器在未抢答时发声。
这个错误和电路关系不大，但是却会导致一个实验的失败，从这次失误中我们明白，做实验就要人人真真，来不得一点马虎。
同时我们考虑，如何避免类似失误再次发生，是否能够通过修改电路设计来达到目的？
这些将是我们在接下来的学习和实践中解决的问题。
数电课程设计作为一个提高学生动手操作和设计能力的课程，让我们更好地掌握所学的数字电路知识，将理论应用到实践上去，在实验中寻找自己的不足。
在大学四年里，像这次一样动手制作的机会并不多。
通过这次的课设，我掌握了一些排查故障的方法，理清了自己的逻辑思维。
这些，给了我参加更多设计实践的兴趣和信心。
我相信，在以后的学习中，我将得到更大的进步。
一十、参考文献
1、《数字电子技术实验（修订）》（电工电子实验中心）
2、《数字电子技术基础（第五版）》（清华大学电子学教研组）
3、nationalsemiconductor
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