(课程教学设计)三人数字抢答器1.doc

.- 河南理工大学电子技术课程设计报告 三人抢答 器姓 名： 苗亚娟 学 号： 311008002103 专业班级： 电气10-7班 指导老师： 谢贝贝 所在学院：电气工程与自动化学院.-目 录摘要2一、设计目的3二、设计任务与要求3三、设计电路原理31、抢答输入原理2、抢答锁存原理3、抢答判断原理4、抢答显示原理四、实验电路41、电路框图2、电路连线图五、单元电路分析51、抢答输入电路2、抢答锁存电路3、抢答显示电路六、实物照相9七、设计总结参考文献10参考文献11 摘要 当代社会，有各式各样的知识竞赛，抢答器也成为了一种很常见的装置。在知识比赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。因为在抢答过程中，靠视觉是 很难判断出哪组先答题。对设计要求认真分析后，又考虑到自己动手焊板子的能力不是很强，就选择了三人智能抢答器的精简装置来进行设计，即仅通过LED显示灯来判别是哪一个参赛者抢答成功。本次设计将主体电路分为了抢答按钮、抢答锁存、抢答显示三个部分。抢答输入部分由三个抢答按钮和一个清零复位按钮组成；抢答锁存电路由与非门和JK触发器组成；抢答显示电路由三个发光二级管组成。该设计仅用四块数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比，有结构简单、成本低、制作方便、实用可靠、成本极低的优点。本文详细 介绍了抢答器的设计方案和功能，并对电路原理进行了一定的分析。另外通过仿真和调 试过程， 让自己对所学知识得到进一步的理解， 同时阐释了该设计存在的一些不足之处。关键词：抢答 锁存 LED 芯片课程设计的题目：三人数字抢答器一、设计目的1. 学习数字电路中基本逻辑门，JK触发器，译码显示等单元的综合应用；2、学习抢答器的调试方法。二、设计任务与要求 1、抢答器同时供 3名选手或 3 个代表队比赛，分别用 4个按钮 PB_DPST，其中包括三个抢答和一个系统清除和抢答控制开关 J4，该开关由主持人控制。 2. 抢答器具有锁存与显示功能。即当选手按动按钮时，锁存相应的编号，并在 LED显示灯上显示，同时同时其他选手的抢答。选按钮被锁住，按动无效。抢答实行优先锁存，优先抢答的选手，编号一直保持到主持人将系统清除为止。三、设计电路原理1、逻辑判断电路：由与非门和JK触发器构成，属于低电压直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。2、系统复位原理：当按钮J4动作，三个JK触发器的置一端（1PR)得到一个低电平，JK触发器置1，所有的发光二级管关断，系统复位。3、抢答判断原理：当J1 、J2 、J3、为三个抢答器的按钮，任意一个动作时，相对应的四输入与非门有高低电平的跳变过程，对应的JK触发器得到一个触发脉冲，因J=K=1，则JK触发器的状态翻转，由1变成0，对应的发光二级管点亮；同时，对应jk触发器的输出反馈到另外的两个与非门的输入端，封锁其状态，则其余两个按钮动作无效。4、显示原理：当JK触发器输出为0时，使LED指示灯导通点亮。四、实验电路1、基本结构电路框图，如图1所示：经过对设计任务与要求的分析，抢答器由抢答输入、逻辑判断、发光二级管提示、显示编码、译码显示电路等五部分构成。总逻辑电路图，如图2所示：图4.2五、单元电路分析1、 抢答输入电路由四个按钮组成，J1、J2、J3为三路抢答按钮，J4为清零复位按钮。所有开关均为如图所示的图5.1按钮开关，无保持功能！2、 抢答锁存电路抢答锁存电路由四输入与非门74LS20和双JK触发器74LS112组成。、其中74LS20的引脚及内部逻辑功能如图3所示：图5.2 74ls20引脚图74LS20逻辑功能仿真如下：图5.3 74LS20逻辑测试原理图利用MULTISIM的逻辑转换仪可得74LS20的真值表和最简与或表达式如下：图5.4 真值表、下面研究74LS112的逻辑功能：其内部结构图（图5.5）和引脚图（图5.6）如下图所示：图5.6图5.5为了弄清楚74LS112在整体电路中的逻辑功能，我进行了74LS112的逻辑功能仿真，其中接入了MULTISIM的逻辑分析仪进行了逻辑功能的波形仿真，整体电路如下图6所示，当JK取不同的高低电平时，仿真波形如图5.8到5.11所示：图5.7当JK取不同的触发电平时，仿真如图所示：图5.9 J=1，K=0时的输出波形图5.8 J=0，K=0时的输出波形图5.11 J=1，K=1时的输出波形图5.10 J=0，K=1时的输出波形当J1 、J2 、J3、为三个抢答器的按钮，任意一个动作时，相对应的四输入与非门有高低电平的跳变过程，对应的JK触发器得到一个触发脉冲，因J=K=1，则JK触发器的状态翻转，由1变成0，对应的发光二级管点亮；同时，对应JK触发器的输出反馈到另外的两个与非门的输入端，封锁其状态，则其余两个按钮动作无效。于是就达到了抢答的目的。3、 抢答显示电路。3. 抢答显示电路就是由我们所熟知的3个发光二极管4. 组成，利用二极管的单向导电性，当JK触发器输图5.105. 出为0时，使LED指示灯导通点亮。六、实物照相图6.1六、设计总结：本次是第一次做课程设计，所以难免会在设计中出现许多问题，但通过本次的课程设计，使我对数字电子技术基础和模拟电子技术基础有了更深一层的认识。在本次课程设计之前，我只对很少一部分的元件芯片熟识，但经过这次的设计实践之后，我对元件芯片的认识理解有了一个质的飞跃，并且通过设计，我学会了如何去根据实际需要去查找相关的资料，学会了焊接电路板，更熟悉使用MULTISIM软件仿真和VISIO的使用，增进了同学之间的合作精神，这些都是平时生活学习中很难学到的。说心里一句，看着自己亲手辛辛苦苦做出来的实物，真的特别有自豪感，而且我还明显感受到了自己的动手能力得到了加强。这次的作出的抢答器实物开始时并不成功，第一次测试时竟然一个功能都没有实现，这着实令人伤心。但我并不丧气，而是积极去寻找失败的原因。经过我仔细分析观察后，终于发现了一个很弱智的错误，我所有的芯片竟然都未有接电源和地。于是我把所有的芯片都接上电源和地。再测试，还是有点问题LED灯不按开关也会亮。为什么呢？又经过几番努力，终于知道还要在开关的一端接上地才能保证在不按开关时电路的输入端保持在低电平。最后，我终于成功了，真的很开心。因为这是我努力的成果。在今后的日子里，我一定会更加努力。我坚信只要有付出，就一定会有收获。 这次课程设计是对今年学过的数字电子技术基本知识的应用，通过这次课程设计，更深刻的了解了各种芯片的引脚、逻辑图以及功能表，能够用各种芯片以及触发器等组建逻辑电路。通过这次课程设计，使我受益颇多。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我认真严谨的工作作风。此外，我也发现自己的知识面还是很窄，以后应该多看一些。这次课程设计使我第一次焊了电路板，也发现了自己的动手能力是多么的弱，同时，也激发了我动手学习实践的兴趣。在这个过程中，我发现动手实践对学习的帮助真的很大。总之，我以后会多动手，多时间，通过这次课程设计，我收获很大。七、主要参考书目： 【1】童诗白、华成英，模拟电子技术基础 【2】康华光，电子技术基础模拟、数字部分； 【3】毕满清，电子技术实验与课程设计