《数字电子技术基础》技能实训制作2.docx

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1、项目制作8路抢答器电路的设计与调试一. 项目制作目的1. 了解并掌握8路抢答器电路的设计与调试方法2. 掌握用仿真软件进行实际电路的设计、调试方法二. 项目要求1. 设计电路应能完全满足项目题目的要求。2. 绘出8路抢答器电路的设计框图3. 完成8路抢答器电路的设计图并进行仿真调试3. 完成8路抢答器电路的模拟接线安装三. 项目步骤1. 8路抢答器功能8路抢答器电路利用集成锁存译码器的锁存功能，可以实现优先抢答以及数字显示功 能，具体要求如下：（1）可供8位选手进行抢答，各用一个抢答按钮，按钮编号从18,按钮编号与抢答 选手编号对应。（2）抢答器具有数据锁存功能，并将锁存的数据用LED数码显示

2、管显示出抢答成功者 的编号。（3）主持人具有手动控制功能，可以将抢答器手动清零复位，为下一次抢答做准备。2. 抢答器的组成抢答器一般由开关组电路、触发锁存电路、编码器电路、七段显示译码器、数码显示器 等几部分组成，有些根据工作需要，还可以增加抢答时的音响效果电路、倒计时的限时电路 等，本项目只需要完成基本的抢答电路设计即可。（1）开关组电路由多路开关组成，要求开关为常开型按钮，即按下按钮，电路闭合； 松开按钮，电路断开。（2）触发锁存电路的作用是当某一开关按钮先按下时，触发锁存电路被触发，在输出 端产生相应的开关电平信息，同时为防止其他开关随后触发而产生混乱，最先产生的输出电 平又反过来将本触

3、发电路锁定，其他开关按钮再按下，信息无效。若有多个开关同时按下时, 则在它们之间存在着随机竞争问题，结果可能是它们中的任何一个产生有效输出，先按下的 按钮信息被锁存并输出。有关触发锁存电路的内容，后续章节会有详细介绍，本项目的设计 为保证电路抢答效果，先用到此部分内容。（3）编码器电路的作用是将来自某一开关按钮闭合的信息转化为相应的8421 BCD码, 供七段显示译码器作为编码输入用。（3）具有锁存功能的七段显示译码器的作用是可以将来自编码器电路的8421BCD码锁 存，只接受一个编码并自动锁存该编码，同时并转换为LED数码显示管需要的电平信号，为 LED数码显示管的正常工作提供足够的工作电流

4、。有些抢答器电路会用到此集成电路的锁存 功能，但本设计没有用，本设计仅将其当作七段显示译码器来使用。（4）数码显示器将来自七段显示译码器传过来的逻辑信号显示为阿拉伯数字，通常使 用发光二极管（LED）数码显示管或液晶（LCD）数码显示管，本设计使用的是LED数码显示 管。3. 8路抢答器的工作原理（1）开关组电路8路抢答开关电路如图2-42所示，可以看出其结构非常简单，电路中的电阻R为上拉 限流电阻。当任一开关按下时，相应的输出为低电平，否则为高电平。本电路均采用CMOS 集成电路组成，故上拉电阻可取1MQ o图2-42开关组电路（2）触发锁存电路8路触发锁存电路如图2-43所示。图中74HC

5、373为八D锁存器，当所有开关均未按下 时，锁存器输出全为高电平，经8输入与非门和非门后的反馈信号仍为高电平，该信号作为 锁存器使能端的控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态。当任一开关按下时，输出 信号中必有1路为低电平，则反馈信号变为低电平，锁存器刚接收到的开关信息被锁存，这 时其他开关信息的输入将被封锁而不能输入电路。可见，锁存电路是实现抢答器功能的关键。 电路中，所选的八D锁存器为74HC373, 8输入与非门为74HC30。编码器如图2-44所示，74IIC147为10线一4线优先编码器，当任意输人为低电平时，输出为相应输入8421BCD码的反码，该编码器多余的输入端应接高电平。

6、74HC147N 6V图2-44编码器(3) 译码驱动及显示单元编码器实现了对开关信号的编码，并以8421BCD码的形式输出。为了将输出的BCD码显 示出来，需要用译码显示电路。选择常用的七段译码显示驱动器CD4511作为显示译码电路。数码显示器件中的液晶显示器价格较高，驱动较复杂，并且仅能工作于有外界光线的场 合，所以使用较少。大多情况下使用的是LED数码管，平时使用较多的LED数码管有单字和双字、多字之分，尺寸也有大有小，一股小的数码管每个数字笔画为一个发光二极管，而尺 寸较大的数码管一个笔画可能是多个发光二极管串接而成的，这样的数码管一般无法直接用 译码驱动器直接驱动（其输出高电平一般为

7、3V左右），这里选择单字LED数码管作为显示单 元。如图2-45所示，LED数码管所接电阻为限流电阻。3000 R6 r-1=-4511BD_5V300 n J R7-300 QR9L-=)-300 fiR10 -3000300 QR11 -300 n图2-45译码驱动及显示单元（5）解锁电路当锁存电路被触发锁存后，若要进行下一轮的重新抢答，则需将锁存器解锁，可将其使 能端强迫置1或置0（根据芯片的不同而定），使锁存器处于待接收状态即可，现选择74IIC32 或门构成解锁电路。将解锁开关信号与锁存器反馈信号相“或”后再加到锁存器的使能输入 端，当解锁开关信号为1时，锁存器使能端输入为1,使锁存

8、器重新处于信号待接收状态。 如图2-46所示。U6A74HC32D 6VJ9mKey = 9R12vgc5VAU11A 74HC04D_6Viokn厂 U5一V_ 74HC30D6V图2-46解锁电路4. 电路仿真调试在完成电路的初步设计后，再对电路进行仿真调试，目的是为了现察和测量电路的性能 指标，并调整部分元器件参数，从而满足项目题目的要求。带显示、锁存功能的8路抢答器电路如图2-47所示。VCC5VKey = 174HC30D6VKey= 374HC147N 6V74HC373N 6VKey = 8R16 10kQR15 10kQR1 10kQJ2 HPKey= 2J9TKey = 9R

9、12 -CZ3-10kfiUSA 匚 I 74HC32D 6VU11A 74HC04D 6V1Key = 6J7T1Key= 7U1U3U2U7AD74HC04D 6VU8Ac74HC04D 6VU10A74HC04D 6VVCC5V IVCCR5r-CZ3-300QR6L_J74HC04D GVU44511BD 5V3oo nR7300 n fe-300 aR9L-CZk300 nR10 -(=3-300 QR11 -(ZZF300Q图2-47带显示、锁存功能的8路抢答器电路5. 进行8路抢答器电路的模拟接线安装 模拟接线后的效果，如图2-48所示。图2-48 8路抢答器电路的模拟接线四.

10、注意事项1 .模拟接线完全按照在实际接线时的操作要求，在面包板上进行接线。面包板若接线面积不足，可采取下列方法调整面包板大小。点击如图2-49所示按钮，调整如图2-50所示中的面包板参数，即可改变面包板的大小。Circuit 1 - lultisia - 3D View - Circuit 1|：| File Edit View Tools Options Window HelpIB纹纹毋？jj筮睡| 口 | k普。 #IBreadboard SettingsNumber of SlatsRows in a Slatlop Strip Bottom Strip Left Strip Right

11、 StripCancel |图2-49面包板调整按钮图2-49面包板调整按钮图2-50面包板调整对话框2. 抢答器电路不同人会有不同的设计思想，只要能满足题目要求的功能，性能又稳定 可靠为好，本设计采用全数字器件，没有使用模拟电子元件，避免了电路调试的麻烦。3. 图2-47所示为开关6先按下的抢答显示状态。4. 想一想：如何给该抢答器电路增加声响环节呢？五. 项目考核项目：8路抢答器电路的设计与调试班级姓名组号扣分记录得分项目配分考核要求评分细则正确连接电路20分能使用仿真软件，并能正确连接电路1. 不会使用仿真软件扣10分2. 未能正确连接电路，每 处扣5分使用仿真 软件进行 8路抢答 器电路的 设计与调 试50分能正确进行仿真设计与调试1 .设计思路不准确，每错一个环节，扣10分2. 不能正确进行仿真，扣 10分3. 发现故障，不能解决， 每次扣10分8路抢答 器电路的 仿真接线20分能正确进行8路抢 答器电路的仿真接 线1. 连接方法不正确，每处扣5分2. 不会使用面包板，扣10分3. 不会判断所用芯片管 脚，每处扣5分安全文明操作10分(1) 安全用电，无人 为损坏仪器、元件 和设备；(2) 保持环境整洁，1. 违反操作规程.每次扣5分2. 工作场地不整洁.扣5分秩序井然，操作习惯良好；(3) 小组成员协作 和谐，态度正确；(4) 不迟到、早退、 旷课总分