电子系统设计论文byhl.docx

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1、 电电子电路路设计论论文8位位抢答器器智能系系统一、 前言在电子科科学技术术高速发发展的今今天，高高科技产产品越来来越多的的应用在在我们的的日常生生活中，每每时每秒秒我们都都能感受受到产品品的更新新换代产产品乃至至技术革革新的日日新月异异都让人人对以相相信。像像日常我我们工作作所用到到的电脑脑、手机机等等，这这些高科科技产品品给我们们带来了了极大的的方便，但但这要归归功于科科学技术术的高速速发展。二、 设计目目的与要要求1 .设设计目的的通过课程程设计，对对数字逻逻辑的基基本内容容有进一一步的了了解，特特别是时时序逻辑辑电路的的设计。能能把上学学期学到到的数字字逻辑理理论知识识进行实实践，操操

2、作。在在提高动动手能力力的同时时对常用用的集成成芯片有有一定的的了解，在在电路设设计方面面有感性性的认识识。而且且在进行行电路设设计的时时候遇到到问题，通通过独立立的思考考有利于于提高解解决问题题的能力力。在经经过课程程设计后后，更明明白数字字逻辑电电路设计计的一般般方法，以以及在遇遇到困难难怎么排排除问题题。2. 设设计要求求8设计要要求包括括： 1. 抢答答器同时时供8名名选手或或8个代代表队比比赛，分分别用88个按钮钮S0 SS7表示示。 2. 设置置一个系系统清除除和抢答答控制开开关S，该该开关由由主持人人控制。 3. 抢答答器具有有锁存与与显示功功能。即即选手按按动按钮钮，锁存存相应

3、的的编号，并并在优先先抢答选选手的编编号一直直保持到到主持人人将系统统清除为为止。 4. 抢答答器具有有定时抢抢答功能能，且一一次抢答答的时间间由主持持人设定定（如,30秒秒）。当当主持人人启动开始键后，定定时器进进行减计计时。 5. 参赛赛选手在在设定的的时间内内进行抢抢答，抢抢答有效效，定时时器停止止工作，显显示器上上显示选选手的编编号和抢抢答的时时间，并并保持到到主持人人将系统统清除为为止。 6. 如果果定时时时间已到到，无人人抢答，本本次抢答答无效，系系统通过过一个指指示灯报报警并禁禁止抢答答，定时时显示器器上显示示00。三、 电路原原理、设设计思路路、设计计方案（一） 工作作原理及及

4、设计方方案抢答器是是为竞赛赛参赛者者答题时时进行抢抢答而设设计的一一种优先先判决器器电路，竞竞赛者可可以分为为若干组组，抢答答时各组组对主持持人提出出的问题题要在最最短的时时间内做做出判断断，并按按下抢答答按键回回答问题题。当第第一个人人按下按按键后，则则在显示示器上显显示该组组的号码码，同时时电路将将其他各各组按键键封锁，使使其不起起作用。回回答完问问题后，由由主持人人将所有有按键恢恢复，重重新开始始下一轮轮抢答。抢抢答器具具有定时时抢答功功能，且且一次抢抢答的时时间可以以由主持持人设定定（如,30秒秒）。当当主持人人启动开始键后，定定时器进进行减计计时。 参赛选选手在设设定的时时间内进进行

5、抢答答，抢答答有效，定定时器停停止工作作，显示示器上显显示选手手的编号号和抢答答的时间间，并保保持到主主持人将将系统清清除为止止。如果果定时时时间已到到，无人人抢答，本本次抢答答无效，系系统通过过一个指指示灯报报警并禁禁止抢答答，定时时显示器器上显示示00。因此要完完成抢答答器的逻逻辑功能能，该电电路至少少应包括括输入开开关、数数字显示示、判别别组控制制以及组组号锁存存等部分分。2. 设计思思路 1. 抢答答器供88名选手手比赛，分分别用88个按钮钮S0 SS7表示示。这个个功能只只需要通通过管脚脚分配把把按钮分分配到实实验版上上的拨动动开SWW0到SSW7关关，让每每个选手手拨动开开关后产产

6、生相应应的信号号就可以以了。不不同的选选手拨动动按钮发发出信号号通过774LSS1488编码器器进行编编码，编编码后输输出信号号进行下下一步的的译码和和锁存。 2. 设置置一个系系统清除除和抢答答控制开开关S，该该开关由由主持人人控制。在在这里首首先通过过管脚分分配把开开关S分分配到相相应一个个拨动开开关，这这个就是是开关SSW166。该开开关联系系到一个个相应的的线路，这这个线路路通过与与非门连连接其他他信号，从从而达到到清零的的功能。 3. 抢答答器具有有锁存与与显示功功能。即即选手按按动按钮钮，锁存存相应的的编号，并并在优先先抢答选选手的编编号一直直保持到到主持人人将系统统清除为为止。7

7、74LSS3733具有锁锁存功能能，可以以在一个个选手按按下按钮钮后进行行锁存，其其他的选选手不能能在抢答答。锁存存相应的的编号时时，由于于编码器器编的是是从0到到7，如如果0号号选手抢抢答，与与清零的的时候可可能造成成混淆，所所以要加加上加法法器，对对编码器器的0到到7都加加上1。加加法器是是用744LS883这样样在后面面的744LS447译码码器上就就可以显显示1到到8的号号码。 4. 抢答答器具有有定时抢抢答功能能，且一一次抢答答的时间间由主持持人设定定（如,30秒秒）。当当主持人人启动开始键后，定定时器进进行减计计时。774LSS1922具有减减法功能能，通过过使用774LSS192

8、2可以对对设定的的时间进进行自减减。只需需要给定定74LLS1992秒脉脉冲就可可以。同同时744LS1192结结合744LS447可以以对所设设定的抢抢答时间间和选手手抢答的的时间显显示出来来。 5. 参赛赛选手在在设定的的时间内内进行抢抢答，抢抢答有效效，定时时器停止止工作，显显示器上上显示选选手的编编号和抢抢答的时时间，并并保持到到主持人人将系统统清除为为止。选选手进行行抢答，通通过编码码器，锁锁存器，加加法器，译译码器，显显示出来来。当某某个选手手抢答有有效，通通过744LS1148编编码器的的GSNN端口连连接到控控制清零零端的与与非门就就可以进进行禁止止其他选选手的抢抢答，同同时把

9、该该选手的的号码显显示在数数码管上上，同时时通过774LSS1488编码器器的GSSN端口口可以停停止744LS1192的的脉冲，从从而让脉脉冲停止止，达到到显示抢抢答时间间的效果果。 6. 如果果定时时时间已到到，无人人抢答，本本次抢答答无效，系系统通过过一个指指示灯报报警并禁禁止抢答答，定时时显示器器上显示示00。当当时间到到的时候候，减法法器744LS1192的的十位的的LDNN端口发发出一个个高电平平，在这这个端口口上连接接上一个个显示灯灯，作为为报警用用。同时时减法器器74LLS1992的十十位的BBON端端口会发发出一个个低电平平，可以以连接到到脉冲上上，让脉脉冲停止止，数码码管上

10、显显示的是是00.4. 设计计方案 整体的的电路可可以分为为两部分分，一个个是抢答答电路，第第二部分分是定时时，报警警电路。 （1） .抢答答的部分分：抢答答器供88名选手手比赛，分分别用88个按钮钮S0 SS7表示示。通过过管脚分分配把按按钮分配配到实验验版上的的拨动开开SW00到SWW7关，让让每个选选手拨动动开关后后产生相相应的信信号。不不同的选选手拨动动按钮发发出信号号通过774LSS1488编码器器进行编编码，编编码后输输出信号号进行下下一步的的译码和和锁存。设设置一个个系统清清除和抢抢答控制制开关SS，开关关由主持持人控制制。通过过管脚分分配把开开关S分分配到相相应一个个拨动开开关

11、SWW16。该该开关联联系到一一个相应应的线路路，这个个线路通通过与非非门连接接其他信信号，从从而达到到清零的的功能。抢抢答器具具有锁存存与显示示功能。即即选手按按动按钮钮，锁存存相应的的编号，并并在优先先抢答选选手的编编号一直直保持到到主持人人将系统统清除为为止。774LSS3733具有锁锁存功能能，可以以在一个个选手按按下按钮钮后进行行锁存，其其他的选选手不能能在在有有选手抢抢答后再再进行抢抢答。锁锁存相应应的编号号时，由由于编码码器编的的是从00到7，如如果0号号选手抢抢答，与与清零的的时候可可能造成成混淆，所所以要加加上加法法器，对对编码器器的0到到7都加加上1。加加法器是是使用用用7

12、4LLS833，加11后在就就可以在在数码显显示管上上显示11到8的的号码。（2）. 定时时抢答功功能，和和报警部部分：一一次抢答答的时间间由主持持人设定定（如,30秒秒）。当当主持人人启动开始键后，定定时器进进行减计计时。774LSS1922具有减减法功能能，通过过使用774LSS1922可以对对设定的的时间进进行自减减。744LS1192进进行工作作的时候候需要给给定秒脉脉冲。同同时744LS1192结结合744LS447可以以对所设设定的抢抢答时间间和选手手抢答的的时间显显示出来来。参赛赛选手在在设定的的时间内内进行抢抢答，抢抢答有效效，定时时器停止止工作，显显示器上上显示选选手的编编号

13、和抢抢答的时时间，并并保持到到主持人人将系统统清除为为止。选选手进行行抢答，通通过编码码器，锁锁存器，加加法器，译译码器，显显示出来来。当某某个选手手抢答有有效，通通过744LS1148编编码器的的GSNN端口连连接到控控制清零零端的与与非门就就可以进进行禁止止其他选选手的抢抢答，同同时把该该选手的的号码显显示在数数码管上上，同时时通过774LSS1488编码器器的GSSN端口口可以停停止744LS1192的的脉冲，从从而让脉脉冲停止止，达到到显示抢抢答时间间的效果果。若定定时时间间已到，无无人抢答答，本次次抢答无无效，系系统通过过一个指指示灯报报警并禁禁止抢答答，定时时显示器器上显示示00。

14、当当时间到到的时候候，减法法器744LS1192的的十位的的LDNN端口发发出一个个高电平平，在这这个端口口上连接接上一个个显示灯灯，作为为报警用用。同时时减法器器74LLS1992的十十位的BBON端端口会发发出一个个低电平平，可以以连接到到脉冲上上，让脉脉冲停止止输到加加法器上上，那么么数码管管显示的的是000。（二）单单元电路路设计与与实现整个电路路分为编编码单元元，锁存存单元，加加法器单单元，设设定抢答答时间单单元，和和译码单单元五个个部分。1 编编码单元元在选手按按动按钮钮后，发发出相应应的信号号。使用用74LLS1448对信信号进行行编码，优优先判决决器是由由74LLS1448集成

15、成优先编编码器等等组成。该该编码器器有8个个信号输输入端，33个二进进制码输输出端，输输入使能能端EII，输出出使能端端EO和和优先编编码工作作状态标标志GSS。其功功能表如如表5.24.1所示示。从功功能表中中可以看看出当EEI“0”时，编编码器工工作，而而当EII“1”时，则则不论88个输入入端为何何种状态态，输出出端均为为“1”，且GGS端和和EO端端为“1”，编码码器处于于非工作作状态,这种情情况被称称为输入入低电平平有效。图3 优先编编码器774LSS1488功能表表输 入 输 出EI I0 I11 II2 I3 I44 II5 I6 I77 A2 A11 AA0 GSS EEO1

16、1 1 11 1 10 1 1 1 1 11 11 1 1 1 1 11 1 00 0 0 0 00 0 10 0 1 0 0 11 0 10 0 11 11 0 1 00 0 10 0 11 1 1 0 1 11 0 10 0 11 1 1 1 1 0 00 0 10 00 11 1 1 11 11 1 0 11 0 10 00 1 1 1 11 1 1 1 1 00 0 10 00 1 1 1 11 1 1 1 1 1 11 0 1（表中代表任任意状态态） 由744LS1148集集成优先先编码器器组成的的优先判判决器如如图所示示，当抢抢答开关关S1S7中中的一个个按下时时，编码码器输出出相

17、应按按键对应应的二进进制代码码，低电电平有效效。编码码器输出出AOA2、工工作状态态标志GGS作为为锁存器器电路的的输入信信号，而而输入使使能端EEI端应应和锁存存器电路路的Q00端相联联接，目目的是为为了在EEI端为为“1”时锁定定编码器器的输入入电路，使使其它输输入开关关不起作作用。具具体实现现电路为为：图四 编编码单元元2 锁锁存单元元 74LSS3733功能表表：E G D QQ L H H HH L H L LL L L X QQ 上表是774LSS3733的真值值表，表表中： L低电电平； H高电电平； X不定定态； Q00建立立稳态前前Q的电电平； G输入入端，与与80331AL

18、LE连高高电平：畅通无无阻低电电平：关关门锁存存。 OEE使能能端，接接地。 当G=“1”时，774LSS3733输出端端1Q8Q与与输入端端1D8D相相同； 当G为为下降沿沿时，将将输入数数据锁存存。 那那么按照照实验的的要求，编编码器的的输入就就只有三三个，因因此只用用到Q11到Q33，而QQ4接上上74LLS1448的GGSN，再再和744LS3373的的输出DD4通过过与非门门连接起起来，输输到744LS3373的的G端口口。从而而达到锁锁存的目目的。具具体电路路图为：图五 锁锁存单元元3. 加加法器单单元由于选手手输入的的是0到到7，所所以要每每个都加加上1，让让数码管管显示的的是1

19、到到8，因因此要使使用加法法器。加加法器的的真值表表为：A1AA3 B1B3 A22A44 BB2BB4 | SS1SS3 S2S4 C22C44 | S11S33 SS2SS4C2CC4L L L LL | L LL L | HH L LH L L LL | H LL L | LL H LL H L LL | H LL L | LL H LH H L LL | L HH L | HH H LL L H LL | L HH L | HH H LH L H LL | H HH L | LL L HL H H LL | H HH L | LL L HH H H LL | L LL H | HH L

20、 HL L L HH | L HH L | HH H LH L L HH | H HH L | LL L HL H L HH | H HH L | LL L HH H L HH | L LL H | HH L HL L H HH | L LL H | HH L HH L H HH | H LL H | LL H HL H H HH | H LL H | LL H HH H H HH | L HH H | HH H H因此要使使加法器器加上11，那么么，令774LSS83的的A1，AA2，AA3对应应74LLS3773的QQ1,QQ2,QQ3作为为输入的的数据，而而B1,B2,B3,B4,A4则

21、则接地。具具体的电电路图为为：4 设设定抢答答时间单单元74LSS1922是双时时钟方式式的十进进制可逆逆计数器器。(bbcd,二进制制)， CCPU为为加计数数时钟输输入端，CCPD为为减计数数时钟输输入端。 LLD为预预置输入入控制端端，异步步预置。 CCR为复复位输入入端，高高电平有有效，异异步清除除。 COO为进位位输出：10001状态态后负脉脉冲输出出， BOO为借位位输出：00000状态态后负脉脉冲输出出。 因因此设定定脉冲输输入后，需需要使用用两个774LSS1922，一个个作为个个位，一一个作为为十位。个个位的BBO连接接到十位位的脉冲冲输入，5. 译码单单元译码为编编码的逆逆

22、过程。它它将编码码时赋予予代码的的含义“翻译”过来。实实现译码码的逻辑辑电路成成为译码码器。译译码器输输出与输输入代码码有唯一一的对应应关系。774LSS47是是输出低低电平有有效的七七段字形形译码器器，它在在这里与与数码管管配合使使用。具具体的连连接电路路为：（三） 实验结结果 按按照设计计时的思思路，把把电路图图连接好好。经过过改错，编编译，分分配管脚脚，然后后就可以以看到实实验结果果。我的的管脚分分配为：SW00到SWW7为选选手的编编号，分分别为11到8。SSW8到到SW111为设设定抢答答时间的的个位，SSW122到SWW15是是设定抢抢答时间间的十位位。SWW16为为设定抢抢答时间

23、间的置位位端。SSW177为开始始键。实实验结果果为： 主主持人先先按下置置位端，就就可以设设定抢答答时间，按按照个位位和十位位的拨动动开关设设定，在在对应的的数码管管上可以以看到相相应的抢抢答时间间。然后后主持人人就可以以按下开开关让选选手抢答答，这时时候抢答答时间开开始自减减，在这这个时间间内，如如果有选选手抢答答，数码码管上会会显示相相应的选选手号，在在这个时时候，如如果有其其他的选选手也按按下了抢抢答按钮钮，显示示器不会会显示。如如果在抢抢答时间间内没有有人抢答答，显示示抢答时时间的数数码管就就会显示示00，而而且有报报警灯闪闪。当主主持人要要进行下下一轮的的抢答，可可以拨动动开关SSW166作为清清零，重重新开始始抢答。 综上所所述，实实验结果果符合实实验任务务的要求求。