数字电路课程设计四路抢答器.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date数字电路课程设计四路抢答器数字电路课程设计四路抢答器数字电路课程设计四路抢答器 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 组 员： 指导教师： 数字电子技术课设四路抢答器一、 设计题目四路竞赛抢答器二、 设计目标1、 掌握四路竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。2、 熟悉数字集成电路的设计和使用方法。三、 设计任务1、 抢答器参赛者分为4组，每组序号分别为1、2、3、4，按键SB0SB3分别对应4个组，抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其他组的按键信号。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。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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号（LED显示），同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。4、 抢答器具有定时（30秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始计时，显示时间，若无人抢答，计时到30秒的时候，扬声器发出声响，声响持续1秒。若参赛选手在30秒内有人抢答，扬声器响，同时LED灯亮，并保持到主持人将系统清零为止。5、 可用555定时器和一定数值的电阻和电容产生频率为1KHz的脉冲，作为触发器的CLK信号。再经分频器输出秒脉冲作为定时器的CLK信号。四、 进度安排序号内容时间1课题介绍0.5学时2查找资料理论设计并仿真2学时3安装、调试电路2学时4技术指标测试1学时5答辩0.5学时五、 设计方案1、 所需电路元器件：74LS74×2555定时器×174LS160×574LS20×174LS00×274LS04×12、 各芯片的引脚图及功能表74LS74引脚图及其功能真值表555定时器的引脚排列图74LS160引脚图管脚图74LS160的功能真值表74LS20引脚图及其功能真值表74LS00引脚图及其功能真值表74LS04引脚图及其功能真值表六、 各部分电路设计原理1、 判别电路：需要74LS74两个芯片，74LS20,74LS00,74LS04各一个，开关5个K1,K2,K3,K4,K5，1KHZ的脉冲，指示灯等，按照总体设计电路图（见七、总体电路分析设计四路及过程）连接，首先使每个芯片都正常工作，在第一个D触发器中，2接K1,12接K2，5和9分别接指示灯，6、8接到四输入的非门上，第二个D触发器中，2接K3，12接K4，5和9分别接指示灯，6、8也接到四输入的非门上，而两个D触发器中的1和13共四个口分别连在一起接开关K5，两个D触发器中3和11都连在一起，接出一根红线L1，然后在将74LS20的输出端接在74LS04的输入端，其中的输出端接74LS00输入一端，另一个输入端接1KHZ的脉冲，它的输出正好接在红线L1上，此时完成了抢答器。2、 计时电路：（1）由1KHZ的脉冲分频1HZ的脉冲的制作：需要74LS160三个芯片，1KH的脉冲和1HZ的脉冲，指示灯以及导线等，按照图连接，首先使每个芯片都正常工作，从右边往左开始分频，将三个芯片中的1，7，9，10分别接在VCC上，将最右边的2接在1KHZ的脉冲上，它的15接在中间160的2上，其中的15接在最左边的2上，其中的15接在指示灯上，再用一导线连在1HZ的脉冲上，另一端连在指示灯上，开始比较两个灯是否同时亮灭，如果同时，那么达到分频的效果了，否则检查线路。（2）555定时器来得到1KHZ的脉冲需要555定时芯片，电阻5.1千欧（两个），电容0.1U，还有一个未知电容等，按照图示连接，将1接地，4和20连在VCC上，在从VCC上连接到5.1K, 再经过5.1K，再经过电容0.1U，最最后接地，分别将芯片中的19连在两电阻之间，6和2连在R2和电容0.1U之间，3接指示灯，再将一个1KHZ的脉冲连在指示灯，观察比较是否同时(其中时间很短暂，无法准确观察出来，但根据计算公式也能计算出来，要是有示波器，可以正确的比较出来)。 （3）计数需要74LS160芯片（两个），显示器，74LS00芯片等，按照图示连接，首先使每个芯片正常工作，将左边一个7，9，10接在VCC上，将15接在右边的7，10上，它的9接在VCC上，两个的1接在VCC上，3，4，5，6接地，11，12，13，14分别按照高地位的顺序接在显示器上，右边的13，14在接在74LS00的两个输入端上，输出一端，再接下个与非门一端，另一端接1HZ的脉冲，它的输入端接在两个芯片的2端口上，观察计数器是否从0开始计数到30。如果行，就说明计数成功了，否则检查电路。3、 声光显示电路：抢答者按动抢答按钮，其对应的LED灯亮，蜂鸣器响。LED显示器通过计时电路送入的1HZ脉冲计时，当经过30秒无人抢答时，蜂鸣器发生警报。七、 总体电路分析设计思路及过程总体设计电路图抢答器由D触发器为核心组成。由四个触发器和门电路组成，K1、K2、K3、K4为抢答按钮，高电平有效。K5为主持人的复位开关，低电平有效。抢答前，主持人按下复位开关，将LED灯以及计时器清零。等待抢答。抢答时，若抢答按钮中有1路按下，则其对应的LED灯亮，并驱动蜂鸣器发声。同时通过终止D触发器的CP脉冲来封锁他路抢答按钮的作用。声光显示电路八、 四路抢答器框图输入电路自锁电路判别电路计时脉冲产生分频1/100计时显示1KHZ1HZ九、 设计总结数节课时的课程设计眼看尘埃落定。在这次课程设计中我们经历了阶段性成功的喜悦，以及部分电路失败的绝望，陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。特别是，在最后阶段完成整体调试的时候，我组所制作的电路蜂鸣器在初始时刻便发声，且无法抢答。当计时达到30秒时，蜂鸣器停止发声。经过长时间的观察，我发现，我组电路的14路抢答按钮在初始时刻便被按下，当K5清零后，产生无法抢答的现象；同时，判别电路给声光显示电路一个错误的信号，同门处输入长期为高电平，导致蜂鸣器在未抢答时发声。这个错误和电路关系不大，但是却会导致一个实验的失败，从这次失误中我们明白，做实验就要人人真真，来不得一点马虎。同时我们考虑，如何避免类似失误再次发生，是否能够通过修改电路设计来达到目的？这些将是我们在接下来的学习和实践中解决的问题。数电课程设计作为一个提高学生动手操作和设计能力的课程，让我们更好地掌握所学的数字电路知识，将理论应用到实践上去，在实验中寻找自己的不足。在大学四年里，像这次一样动手制作的机会并不多。通过这次的课设，我掌握了一些排查故障的方法，理清了自己的逻辑思维。这些，给了我参加更多设计实践的兴趣和信心。我相信，在以后的学习中，我将得到更大的进步。十、 参考文献1、数字电子技术实验（修订）（电工电子实验中心）2、数字电子技术基础（第五版）（清华大学电子学教研组）3、national semiconductor-