抢答器设计报告(共15页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上课 程 设 计（论文）课程名称_数字电子技术基础_ 题目名称_数字式竞赛抢答器_学生学院_专业班级_ _ 学 号_学生姓名_指导教师_2014年 6 月 22 日数字式竞赛抢答器 课程设计论文一、分析问题二、查阅资料三、模块设计四、组合优化五、软件模拟六、器件选择七、电路焊接八、实验调试九、心得体会十、参考资料一、分析问题：我们共同协商最终选择了抢答器方案。根据抢答器的要求：1） 设计制作一个可容纳四组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答时使用且电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。2）在主持人将系统复位并发出抢答指令后，用数码管显示倒计时和第一抢答组别且该

2、组别对应指示灯亮，同时电路的自锁功能使别的抢答开关不起作用。3）对提前抢答和超时作答的组别鸣喇叭示警，并由组别电路显示出犯规组别。扩展要求：设置对应的计分（含加分与扣分）电路。 首先是要有抢答功能，这里用非锁死的按键进行抢答，还涉及到了优先编码器，抢答之后要把抢到的组号锁存，这就用到了锁存器，然后通过led灯显示抢答到的组。回答问题需要倒计时，用计数器设计倒计时，然后通过数码管显示。这里需要时钟信号，选用555定时器产生方波信号为整个系统提供时序。用蜂鸣器提示提前抢答和超时发言，并用数码管显示组别。中间还需要大量的逻辑的运算，这里就一一的罗列，因为比较繁琐。这就是大致的方案，接下来就是查资料，

3、实现每个模块。二、查阅资料查相关的芯片资料，方便后面的设计：l 74hc148：首先是在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74hc148是一个八线-三线优先级编码器。74hc148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚 VCC(16)和GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。其中 I 0 I 7为输入信号， A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号， EI是使能输入端， EO使能输出端， G S为片优先编

4、码输出端。由74hc148真值表可列输出逻辑方程为：A2 =(I4+I5+I6+I7)EIA1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7) EIA0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7) EI当使能输入 IE=1时，所有输出端群被封锁在高电平。当使能输入IE=0时，允许编码，在I0I7输入中，输入 I7优先级最高，其余依次为： I6,I5,I4,I3,I2,I1，I0等级排列。使能输出端EO的逻辑方程为：EO =I0 I1 I2 I3 I4 I5 67 EI，此逻辑表达式表明当所有的编码输入端都是高电平（即没有编码输入），且EI=0时，EO才为零；表明EO的低电平输出信号表

5、示“电路工作，但无编码输入。扩展片优先编码输出端 G S的逻辑方程为： GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7) EI此时表明只要任何一个编码输入段有低电平信号输入，且EI=0,GS即为低电平。GS的低电平输出信号表示“电路工作，而且有编码输入。”（GS=0）1l 74ls48 74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（YaYg）端外，7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。 由7448真值表可获知7448所具有的逻辑功能：（1）7段译码功能（LT=1

6、，RBI=1）在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低电平，见表1中116行。（2）消隐功能（BI=0）此时BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论LT 和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。（3）灯测试功能（LT = 0）此时BI/RBO端作为输出端， 端输入低电平信号时，表1最后一行，与 及DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7

7、个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）此时BI/RBO端也作为输出端，LT 端输入高电平信号，RBI 端输入低电平信号，若此时DCBA = 0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。l 74ls190:190 的预置是异步的。当置入控制端（ LD ）为低电平时，不管时钟CP 的状态如何，输出端（Q0Q3）即可预置成与数据输入端（D0D3）相一致的状态。190 的计数是同步的，靠CP 加在4 个触发器上而实现。当计数控制端（C

8、T ）为低电平时，在CP 上升沿作用下Q0Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当计数方式控制（U /D）为低电平时进行加计数，当计数方式控制（U /D）为高电平时进行减计数。只有在CP 为高电平时CT 和U /D 才可以跳变190 有超前进位功能。当计数溢出时，进位/错位输出端（CO/BO）输出一个低电平脉冲，其宽度为CP 脉冲周期的高电平脉冲；行波时钟输出端（ RC ）输出一个宽度等于CP 低电平部分的低电平脉冲。利用 RC 端，可级联成N 位同步计数器。当采用并行CP控制时，则将RC 接到后一级CT ；当采用并行CT 控制时，则将RC 接到后一级CP。引出端符号CO/BO

9、进位输出/错位输出端CP 时钟输入端（上升沿有效）CT 计数控制端（低电平有效）D0D3 并行数据输入端LD 异步并行置入控制端（低电平有效）Q0Q3 输出端RC 行波时钟输出端（低电平有效）U /D 加/减计数方式控制端l 74LS273：D1D8为数据输入口；Q1Q8为数据输出口CLK为触发时钟；CLR为数据清除端。l 74HC244：八同相三态缓冲器/线驱动器 74HC244芯片的功能如果输入的数据可以保持比较长的时间(比如键盘)，简单输入接口扩展通常使用的典型芯片为74HC244，由该芯片可构成三态数据缓冲器。74HC244芯片的引脚排列如图1所示。 由于AT的51系列单片机一般用并口

10、进行编程，理论上可以直接用单片机的几根I/O口接并口线，但如果电路板没做好，可能会连带把计算机并口烧坏，所以要加个74HC244芯片隔离一下。 74HC244芯片的引脚 74HC244芯片使用说明74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1G和2G作为它们的选通工作信号。 当1G和2G都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当1G和2G都为高电平时，输出呈高阻态。 扩展阅读： 1 74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1G和2G作为它们的选通工作信号。当1G和2G都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当1G和2G都为高电平时，输出呈高阻态。三、模块

11、设计抢答模块：首先是用非锁死按键作为输入，通过接上拉电阻，把输入全部置1（即无输入状态）。把抢答的信号输入74hc148，经过编码后通过反相器再输入到74ls273，74ls273在得到74hc148选通输出信号时由低电平变为高电平，输入信号被输出并且锁死。再输出到数码管译码器和led灯。时钟信号产生器：用555定时器产生方波信号，通过设计合适的电阻比产生了不同的周期，占空比50%。倒计时模块：这里使用190十进制作为倒计时芯片，在倒计时为0时四输入或非门产生高电平使得计数器保持在0状态。而当置数位为低电平的时候，计数器又会被置数为9。提前抢答提示和回答超时模块： 通过74HC244来选通LE

12、D灯的显示组别，当抢答还没开始前就抢答，则会选通红色显示灯并且显示相应的抢答组别，并且蜂鸣器会发出声音。当抢答开始后抢答，则会选通绿色显示灯并且显示相应的抢答组别，但是蜂鸣器不会发出声音。 四、组合优化进行线路布局，优化了链接，这样更加合适焊接电路，合理化一些线，这样减少跳线。五、软件模拟通过实验软件multisim模拟，整体设计的功能都能实现，包括抢答锁存，计时电路，组别显示电路，提前抢答和超时作答等功能。六、器件选择这个去小寨格买零件，选择都是抗干扰强的芯片。七、电路焊接在焊接这方面由于涉及的跳线非常多，所以用的跳线很多，看起来不美观。但是在没有采用PCB板焊接电路的前提下，跳线时不可避免

13、的，为了能够在焊接的时候不出现短路现象，使焊接简化，所以采用了多跳线方式进行焊接，目的是保证电路功能可以实现。因为芯片的引脚是不规则的，与仿真的引脚位置不一致的，所以在焊接的过程中要对照芯片的引脚图进行焊接。最终花了两天的时间焊接出来了。八、实验调试去实验室调试时，计时电路的两个数码管可以正常显示，而显示抢答组别得数码管的显示则一直为7，抢答信号也无法传送到显示器，蜂鸣器也不响，显示组别的LED灯也不会亮。最后经过多次检查发现是74LS273的锁存问题。74hc148选通输出提供的脉冲信号无法满足74LS273锁存所需要的脉冲要求，使得输入信号还未到达，脉冲信号已经消失了，所以输入信号无法到达

14、显示器。最后通过外加脉冲给74LS273实现了输入送出和锁存的功能。九、总结与心得体会：这个作品的优点在于其实现的功能齐全，原理简单。但在实验过程中出现了仿真跟实物调试相差太大，这是由于仿真的理想化条件和实物的差异所导致的。在这次课程设计中，确实让我们遇到了很多之前在理论基础课上没遇过的问题，当中有些问题对于我们来说很棘手，同时在解决这些问题过程中也学到了很多知识。锻炼了自己利用网络和书籍进行搜索和查阅资料的能力。也掌握了一些的芯片原理以及用途。更加熟练了Mutisim仿真软件的使用。另外，通过这次课程设计，让我深刻明白了动手实践能力和理论的差距。例如焊接电路，这些动手能力和技巧在理论课上是讲的，这次实践给了我很好的机会来进行锻炼，让我学会了如何焊接、如何将元件进行排版以使焊接更加方便。同时通过这次课程设计巩固和加强了自己的电路和数字电子技术的知识，也发现了自己很多方面的不足、专业知识也还有待提升。没有理论知识的基础支撑，一切的实践显得是那么的机械无用！十、参考资料：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专心-专注-专业