八路抢答器数电设计论文.docx
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八路抢答器数电设计论文
电子课程设计
——8路抢答器
学院电子信息工程学院
专业、班级
学校太原科技大学
姓名
指导老师
2010年12月
一、设计任务与要求………………………………………3
………………………………………………………………
二、总体框图………………………………………………3
………………………………………………………………
三、选择器件………………………………………………3
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四、功能模块………………………………………………10
………………………………………………………………
五、总体设计电路图………………………………………13
………………………………………………………………
六、心得体会………………………………………………16
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一、设计任务与要求
1、设计一个八路抢答器。
2、当8个按键中的任何一个按下的时候，有对应的信号指示，有对应的信号指示，并其他7个抢答按键不再有效。
3、只有复位按键按下后才能使显示信号消失，并将抢答按键解锁，进入下一次抢答。
4、能显示抢答者的编号，并进行声音提示。
二、总体框图
设计方案的电路由输入电路、优先编码电路、锁存电路、控制电路、译码显示电路以及音响提示电路组成。
其框图如下
这种方案是选用优先优先编码器将抢答者选出，然后送入锁存器，锁存器输出经过译码显示，显示出抢答者的编号。
控制电路将编码器编码器置于禁止状态，不准许其他竞赛者抢答。
三、选择器件
74LS148D
一个
74279N
两个
74LS00N
一个
74LS04N
一个
7段数码显示译码器
一个
74LS148优先编码器功能表
输入
输出
EI
0
1
2
3
4
5
6
7
A2
A1
A0
Gs
Eo
1
*
*
*
*
*
*
*
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1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
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0
0
0
0
0
1
0
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0
1
0
1
0
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0
1
0
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1
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1
0
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1
1
1
1
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0
0
1
0
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0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
0
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0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
从上图可以看出：
1、输入信号低电平有效，当多个输入有效时，对最大输入数字进行优先编码。
2、输出信号为低电平有效的3位二进制编码。
3、输入端EI=0时，编码器输出编码，否则编码器输出全为高电平。
4、输出信号Gs=0表示编码器正常工作，而且有编码输出，这表明编码器正在输出编码信号。
5、输出信号Eo=0表示编码器正常工作但是没有编码输出，Eo=1表示有编码输出，常用于编码器的级联。
内部原理图如下：
74LS00N逻辑功能表：
输入
输出
A
B
C
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
74LS00N内部原理图
74LS04逻辑功能表
输入A
输出B
1
0
0
1
74LS04内部原理图
RS锁存器用74279代替，其逻辑功能图如下：
输入
输出
输入
输出
R1
S1、S2
Q1
R2
S3
Q2
1
1
保持
1
1
保持
1
0
置1
1
0
置1
0
1
置0
0
1
置0
0
0
不允许
0
0
不允许
74279内部原理图
七段数码显示原理图
七段数码显示逻辑功能图
四、功能模块
1、优先编程电路
数字抢答器的核心编码器，74LS48N是一种典型的8线—3线优先编码器，它的EI是输入使能端，且低电平有效，即当使能端EI=1时，不管其他输入端是否有信号输入，电路都不会有输出，所有输出都处于高电平。
只有输入使能端EI=0时，电路才会有输出信号。
EO是输出使能端；GS是片优先编码标志输出端。
当EI=时，编码器工作，其中至少有一个输入端有编码请求信号时，EO为1，否则为0；当EI=1时，优先标志GS和输出使能EO均为1，编码处于不工作状态。
仿真验证当开关1按下时，输出A2A1A0为110，
当开关2按下时，输出A2A1A0为101，
当开关4按下时，输出A2A1A0为011。
2、锁存电路
当控制端为低电平时，R端有效，此时RS锁存器74279N全部清零。
当控制端为高电平时，R端无效，此时只有编码器的输出有关，低电平时输出结果置1，高电平时，输出结果保持。
电路图如下：
仿真验证当控制端为0时，输出端为0，
当控制端为1时，A0A1A2为000时，输出为Q1Q2Q3为111，
当控制端为1时，A0A1A2为001时，输出为Q1Q2Q3为110。
3、控制电路
当S8断开时，RS锁存器输出为1，当编码器正常工作且没有按键按下时，EO输出为0，所以通过与非门后变为1，通过非门后为0，编码器使能端使能，编码器可以正常工作，一旦有按键按下时，编码器有输出，此时EO变为1，通过与非门后为0，通过非门后为1，此时编码器不工作，锁存电路锁住上一次的输出，达到控制电路的目的。
当S8闭合时，通过RS锁存器输出低电平0此时将锁存电路74279N全部清零。
仿真验证当开关S8断开时，小灯点亮，此时EI为低电平，R1、R2为高电平
当开关S8闭合时，小灯熄灭，此EI为高电平，R1、R2低电平清零
4、译码显示电路
通过锁存电路的电平信号，输给七段数码显示器，从而可以显示出抢答者的编号
5音响提示电路
此实验中，音响提示用发光灯代替，即当有按键按下时，输出高电平，此时电灯发光，没有按键按下时，为低电平，此时小灯不亮。
因此我们可以接到74LS148的EO端，没有按键按下时，EO端输出始终为0，当有按键按下时，EO端输出变为1,当EI被置为1时，EO输出仍未高电平，小灯保持发亮。
通过multism仿真软件、数字实验箱上均可验证以上电路正确。
通过硬件实验，以上结果均与仿真结果一致。
五、总体设计电路图
当任意S0到S7按下时，输出端有输出，且EO由低电平变为高电平，使EI的使能端变为高电平，从而使按键编码器不工作.此时A0A1A2都变为高电平，锁存器保持不变，从而显示抢答者的编号。
当开关1按下时，电路图如下：
提示电路小灯变亮，译码器有编码输出，此时继续按下S2：
编码器不工作，输出三个1，锁存器保持上个状态。
当S1S2断开后，译码器仍然保持不变，达到锁存的目的，如下图：
当开关S8按键按下时：
此时通过RS锁存器74279N置0
以上在硬件实验时均已实现其功能。
设计分析：
本设计基本能实验以上要求，由于使能端有个与非门和非门的串联，因此延迟时间为18ns，当两按键按下时间间隔小于18ns时，则优先对最大数字进行编码，此时不能将第一个按键锁存，当时间间隔大于18ns时，能实现其要求。
六、心得体会
课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，从理论到实践的过程中，学到了很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书上所没有的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合还是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的知识与实践结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力。
通过这次的课程设计，知识上不但有了重要的收获，精神上的丰收更加可喜。
明白了学无止境的道理，我们每一个人永远不能满足于现有的成就。
这次课程设计必将成为我大学旅途上一个非常美好的回忆！
参考文献：
1、《数字电子技术基础教程》夏路易主编电子工业出版社
2、《电子技术实验与课程设计》毕满清主编机械工业出版社
3、《电子电路设计技术》朱兆优主编国防工业出版社
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