西安邮电学院 数电课程设计19.docx

1、西安邮电学院 数电课程设计19西安郵電學院数字电路课程设计报告书 题目：数字抢答器系部名称：通信工程系学生姓名：刘国栋（16）专业名称：通信工程班 级：通工0502时间：07年12月10日至07年 12月21日课程设计四路抢答器一、 任务要求1 设计一个智力竞赛抢答器，可同时供4名选手或4个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S1、S2、S3、S4。2 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)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

2、数码管上显示出选手的编号。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。4.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 5. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。二、 总体方案抢答器是（数字电路）时序逻辑部分知识的实际应用。在了解各种SSI,MSI器件逻辑功能的基础上，针对任务要求，进行抽象和模块设计。抢答器电路由抢答控制部分，计数控制部分，显示电路部分与主持信号部分四大模块构成。各模块之间又相互联系以实现设计要求。总之，

3、要在十分清楚集成块功能特点的基础上，合理组合，充分优化，以期达到清晰，节约，稳定的实验准则。抢答器工作原理框图如下： 其工作原理为：（1）接通电源后，主持人将开关拨接地，抢答器处于禁止状态，组号显示器显示“0”，定时器显示设定时间(39秒)；若有队员在此时抢答，则表示犯规，违规报警电路的红灯亮，并显示其组号，由于锁存电路的原因，只记录下第一组的组号。（2）在主持人读完题目后，将开关接上电源，宣布开始抢答，定时计时时，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，此为正常抢答，故此时绿灯亮。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

4、再次操作清除和开始状态开关。（3）如果在规定的3900的 40秒期间无人抢答，则计数器数码管显示倒计时到“00”时停止倒计数，此时如果再有人抢答，则表示超时抢答（犯规），违规报警电路的红灯和绿灯一起亮，并显示其组号，由于锁存电路的原因，只记录下第一组的组号。三、单元电路设计(1) 计数器的译码显示电路： 两片74161(74163）的译码电路相同，连接图如下： (2), 抢答, 锁存电路:1.锁存电路主要由7475来实现，当7475的4，13号管角的信号为“0”时，它将保持原来的状态：74LS75使能端真值表如下：DCQ111010X0Qn 当有一组队员按下开关后，Q1,Q2,Q3,Q4中有一

5、个信号为1，则它们四个通过与非门后的信号为1，在通过非门后，它变为0，接入7475芯片的G12、G34端,实现锁存功能，保持状态不变。抢答锁存（显示）电路如下：（3）.脉冲电路由555提供，电路图如下：输出CP脉冲 （设计中我是将两片161的CO1,CO2的与非直接接到555脉冲电路的VCC处）(4) 计时电路： 辞典路用来实现模40的计数器，用两片74161来实现，高位片实现模四的计数，低位片实现模10的计数功能。用同步置数法来实现，当计数到00后，抢答无效。74LS161的输出：高位片模4，它从0000到0011，；低位片模10，它从0000到1001，其状态转移图如下： 高位片:低位片：

6、在低位片每一次循环后，不但要给其自身置数，还要控制高位片记数一次，这个可以用其Co来控制高位片的CTt,接下来就是在计数到“39”后，要让记数器停止工作，这个可以用这两片74161的Co与非后反馈给CTp来做到，当计数到“39”后，高低位片的Co都为1，停止计数，计数数码管显示“00”，直到主持人重新预制置，计数器电路图如下：（5）报警电路四选手（即74LS75芯片的四输入）开关D4,D3,D2,D1的或非 绿灯（正常抢答）161芯片进位输出CO1,CO2的与非 红灯（违规抢答）（6）数字显示的实现74LS161控制7448的输入来控制时间的显示，计数器的置数通过反向器给7448的输入从而达到

7、倒计时的目的。同时通过7448与数码管的连接实现数字显示，即用七段显示译码器来完成时间的显示。 当然在实验过程中要注意7448七段显示译码器与数码管的连接，同时要注意用限流电阻来保护数码管，否则数码管将不能正常显示或被烧坏。共阴极数码管的接法及管脚图： G F GND A B E D GND C H四、总体电路图图（1），. 下面是：我起初设计的电路图:（此电路不能实现提前抢答时的锁存功能）图（2）， 下图是：.经老师指导后功能齐全的电路图，其中与非门未用芯片连接便于老师观察我的设计思想。五、调试过程中的主要问题及解决方法1， 刚开始将数码管的有一端给接到了高电位VCC上，使电路发生短路，后来

8、才知道公阴极数码管的接法-有两个接地端。2， 我刚插完面包板后就迫不及待的插上电源，发现倒计时部分不置数，不计数，用万用表测了一下才发现犯了最不应该犯的错误，有许多根线都连错了，改正以后问题还未解决。3， 计数器计数异常，但是我在用EWB软件进行仿真时计数却是正常的，后来对电路经过仔细分析才知道是由于“门”器件的时延造成的。由于时延，使161的置位端LD优先于其CTP端工作，于是计数器低位就不能停止工作，且当计数器低位倒计时到“1”时，不经过“0”状态直接到达“9”状态。4， 当计数到“00”时计数器不能停止，后来我将两片161的CO1,CO2的与非直接接到555脉冲电路的VCC处，当计数器倒

9、计时到“00”时，由于CO1,CO2的与非正好等于0（即低电位），此时555脉冲停止工作，使计数器停止工作，即计数停止。5， 11.红绿灯不亮，极有可能正负极接反，调整过来。6， 抢答器电路中的数码管不显示抢答者号码，74LS148输出（Y2,Y1,Y0）均为“1”后来在老师的帮助下才发现是自己将74LS148芯片的使能端接反了。原因是我在有EWB软件进行仿真的时候使能端EN是高位有效，但实际中74LS148的使能端EN是低电位有效。7， 提前抢答时电路不锁存，检查发现：设计74LS75使能端G1-2.G3-4时时考虑太多，把主持人开关K设计了进去。经改进后解决了这一问题。8， 在连接电路时还

10、遇到不少小问题，但都很好解决，这里就不再一一列举了。六、分析总结这次实习是我基本掌握了用万用表来检测电路的方法，并且深深记住了器件使能端的重要作用。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。在没有做课程设计前，我对课程设计还是不太了解，以为就是简单的设计一个电路然后连接就好了，当老师布置任务是做抢答器并给了N多要求后，我才意识到原来看似简单的抢答器是这么的复杂，有很多的问题都要考虑。通过这次课程设计，使我认识到做一件事要认真，细心。刚开始时，好多东西根本不懂，需要去查资料，甚至自己连最基本的设计思路都

11、没有，电路图画不出来！于是就认真的复习课本上有关这方面的知识，查看实验书中相关的实验。在几天的设计后，我终于拿出了我的抢答器的设计图，看者真是复杂，参照同学的电路图，我发现的的设计有很多漏洞，很多的设计可以简化，从而可以简化电路的连接和材料的节约。在星期二的时候我的最终设计终于出炉了，怀了激动的心情让老师指导我的电路图，结果我认为很完善的电路图在老师的指点下，还是发现了不足和可以改进的地方，当最后的改动结束后，我终于领到了材料，可以进行实战了。接下来我才真正认识到了实习的难处，以前都是动动笔，等到了真正动手的时候才发现自己的不足，那小线头怎么也不听使唤，在2天后，我的电路终于接好了，在激动的通

12、电后，抢答器一点反应都没有，我只能拿着电路图一点一点，一根线一根线的检查。后来最后还是在同学的帮助下，找到了我接错的线，终于我的抢答器做成了。在调试的过程中我有一点感受就是如果没有扎实的理论作后盾，不懂原理，即使是小毛病，那怕是一根线接错了，你也查不出来。在此之前我总认为从小学到大学一直都在学习理论知识，甚至有时候觉得学这么多理论知识没有用，不过经过这次课程设计之后，我深深的感觉到理论的重要性。有了理论才能指导实践。最后，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

13、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。七、参考文献1) 王毓银 数字电路逻辑设计 出版社 高等教育出版2) 高海生 最新电子元件应用手册3) 毕满清 电子技术实验与课程设计 出版社：机械工业出版出 4) 张亚婷 王乐 周丽娟 郭华数字电路实验指导书 出版社：西安邮电学院5) 毕满清 电子技术实验与课程设计 出版社 机械工业出版社6) 高海生 最新电子元气件应用手册 出版社 科学技术出版社西安邮电学院通信系电子设计过程考核表学生姓名刘国栋（16）班级/学号通工0502/03051074承担任务实

14、验室（单位）3#实验楼536所在部门电信系实施时间2007年 12月 10日 2007年 12月 21日具体内容第一周周一 老师讲解实习内容、要求及基本原理周二、三 验证性实验正计数器周四、五 设计性实验抢答器第二周周一 、二 设计性实验抢答器周三 、四 写实验报告周五 交实验报告指导教师（师傅）姓名 薛延侠职务或职称 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 西安邮电学院通信系电子设计成绩鉴定表学生姓名刘国栋班级/学号通工0502/03051074进行时间2007年 12月 10日 2007年 12月 21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)评阅教师姓名职称成绩评语 评阅教师签字 年 月 日