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1、成绩课程设计报告 题 目 数字电子技术 课 程 名 称 数字抢答器设计 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 11电气工程及其自动化 班 级 11电气班 学 生 姓 名 周颖 学 号 课程设计地点 C105 课程设计学时 1周 指 导 教 师 赵国树 金陵科技学院教务处制【注：根据课程设计大纲第四项具体要求撰写课程设计报告】课题二、数字抢答器设计一、 设计要求 1. 数字抢答器应具有数码锁存、显示功能，抢答组数分为八组，即序号0、1、2、3、4、5、6、7，优先抢答者按动本组开关，组号立即锁存到LED显示器上，同时封锁其它组号。 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。
2、 3. 数字抢答器定时为30秒，启动起始键后，要求：30秒定时器开始工作；蜂鸣器要短暂报警；发光二极管亮灯。 4. 抢答者在30秒内抢答，抢答有效，终止定时；30秒定时到，无抢答者本次抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灭灯。二、 总体参考方案三、单元电路设计. 定时电路74LS48的7，6，2，3引脚接受来自74LS192的输出信号并把它译码 显示在数码管上。74LS192的9，10，11，15引脚完成时间设定功能，本设计要求定时30秒，所以把左边的芯片的1，15引脚接高电位，其余的全接低位，使的初始时间设定为30秒。555芯片完成产生秒脉冲的功能。工作过程为：抢答开始前，74LS192的置数
3、端为低电位，处于初始状态，数码管显示为30，5引脚接高电位。抢答开始后，秒脉冲冲推动右边的芯片开始倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的CP信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。当有人抢答后1Q的输出为1，经过非门后变为0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能。当记到了30秒时，左边的芯片产生的定时信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00。图1 74LS192引脚图 CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。 LD为预置输入控制端，异步预置。 CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。 CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出。 BO为
4、借位输出：0000状态后负脉冲输出。图2 倒计时置数端. 门控电路图3 各种门电路引脚图门控电路用于控制编码器的使能端，以实现有键按下并且在30s定时时间内的时候，编码器工作，没有键按下的时候，编码器不工作。有键按下的时候，输出的高电平与555定时器输出端（3脚）输出的高电平一起进入与门电路74LS09，与门输出为高电平，接到优先级编码器74LS148的使能端，让74LS148芯片工作。电路图如下所示：图4 门控电路. 报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图所示图5 报警电路其中555构成多谐振荡器，f0=1/(R1+2R2)*C*ln2=1.43/(R1+2R2)*C 1脚：外接电
5、源负端VSS或接地，一般情况下接地。 2脚：低触发端。 3脚：输出端Vo。 4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。 6脚：TH高触发端。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。 其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号
6、，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振不再工作。. 显示电路按照图6进行接线，需要注意的是共阳数码管的8号脚应接Vcc,共阴数码管的8号脚接地。图6 数码管引脚图图7 显示电路四、 整体电路图图8 总电路五、附图说明各部分功能的实现 1.按下S1启动定时30s，开始抢答，灯亮。图9 仿真电路图当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是74LS48的EI=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，抢
7、答器处于等待工作状态，等待输入端D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS47译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。 2.某位选手抢答有效（如4号选手）图10 仿真电路图 3.清零、灭灯、复位图11 仿真电路图六、实验室调试1.元件清单表1 元件清单图元件名称元件数量74LS08274LS09 17
8、4LS148174LS471共阳数码管1共阴数码管274LS041LMC5552LED14511BD24513BD174LS29722.调试过程先按照图纸以及芯片的引脚图连接线路，连接完成之后，开始分模块调试电路：（1） 调试秒脉冲电路。给电路接上5V电源，将输出端连上示波器，观看示波器输出波形是否为矩形波。（2） 调试30秒定时电路。给电路通上5V电源，按下起始按钮，看蜂鸣器是否短暂报警，LED是否亮灯。此时等待30s，看30s到时LED是否灭灯，蜂鸣器是否报警。（3） 调试抢答显示电路。重新按下起始按键，此时按下一个组的开关（例如4组），看组号是否被显示到数码管上。再按下其他组号的电路，看
9、是否具有锁存功能。 3.调试结果(照片) 4.调试心得体会通过这次实验,不仅让我将课本上的知识很好的复习了一遍,而且使我将理论与实践更好的结合起来,将书本中的知识运用到实际当中.比如常见各种芯片的功能,组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计等.在实验刚开始时一点思路也没有,通过和同学们的讨论和交流以及查阅资料,了解其工作原理，特别是使能端的使用，接下来就慢慢开始设计部分电路，把它分成了三大块，计时电路，抢答电路，中间的连接控制电路，对每一部分进行设计，最后对电路整体进行连接，整个电路设计完成后，再对电路进行进一步的分析，直到自己认为电路可以正常工作，必不可少的一个工作就是在仿真环境里测试电路的功能,
10、这样就可以避免在你连完了电路的时候才发现整个电路的逻辑都都是错误的,这样会浪费很多的时间和精力。接下来就是连电路了。在连接电路之前，对整体面包板按照实验电路图进行规划，确定芯片安装位置，使电路在连线时比较容易，在连线时，一定要细心认真,而且要仔细到每一个管脚和每一条线，注意他们的接触情况。还有特别重要的一点就是当电路有了错误的时候,在进行检查是最好是一部分一部分要一级一级,一个芯片一个芯片进行检测,这样比较容易发现错误。电路连线完成后，对电路进行调试，看结果是否正确。在对电路进行排错时，先检查整个板子是否导通，然后对实验电路图进行排错，要注意芯片使能端的正确连接，确保每个芯片都能正常工作。特别
11、是对于示波器的使用方式更加彻底的了解了。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，在实际中遇到问题时应该怎样去检查和调试 。同时，明白了理论与实际是存在差别的，比如在仿真过程中未表现出来每个芯片都要接上“地”与“VCC”在实践中都要进行操作。八、参考文献: 1.高书莉数字系统设计数字电路课程设计指南北京邮电学院出版社 2.毕满清 电子技术实验与课程设计 机械工业出版社 3陈汝全 电子技术常用器件应用手册 机械工业出版社 4高海生 最新电子元气件应用手册 科学技术出版社 5.王毓银 数字电路逻辑设计 高等教育出版社