數(shù)字電路課程設計---三路搶答器

1、<p>　　數(shù)字電路課程設計報告書</p><p>　　題目： 三路搶答器 </p><p><b>　　數(shù)字電路課程設計</b></p><p><b>　　設計任務和要求：</b></p><p>　　1. 搶答器同時供3名選手搶答，分別用3個按鈕D1、D2、D3表示。2.

2、 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)</p><p>　　碼管上顯示，選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人 </p><p>　　將系統(tǒng)清除為止。 4. 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間為8秒。當主持人啟動"開始"鍵后，</p>

3、<p>　　定時器進行計時（0-7）。</p><p>　　主持人沒有閉合開關之前，有人搶答，數(shù)碼管顯示對應的選手編號，且紅燈亮，當 </p><p>　　所有選手閉合自己對應的開關時，編號數(shù)碼管清為0。6. 參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，計數(shù)器停止工作，顯示器上顯示</p><p>　　選手的編號和搶答的時間,綠燈亮，并保持到主持人將系統(tǒng)清

4、除為止。7. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，定時顯示器上顯示8,且黃燈亮以</p><p>　　示警告時間已到,若有人搶答，顯示搶答人組號并鎖存,直到主持人將系統(tǒng)清零，</p><p>　　即黃燈滅，兩個數(shù)碼管顯示都為0。</p><p><b>　　實驗框圖：</b></p><p><b>　

5、　1、設計方案 ：</b></p><p>　　搶答器具有鎖存、定時、顯示功能。搶答之前，兩個數(shù)碼管顯示為0，即主持人沒有按下開始按鈕之前，有人搶答，亮紅燈給以警告，數(shù)碼管顯示對應的選手編號，當選手閉合自己的開關時，對應數(shù)碼管顯示為0；當主持人按下開始按鈕后，進行搶答，若有人搶答，鎖存器鎖存選手號和搶答時的時間，同時亮綠燈，直到主持人清零，系統(tǒng)才能再次正常工作；如果時間已到，沒有人回答，黃燈亮，即在8

6、秒的時刻，如果有選手搶答，鎖存器鎖存選手號，數(shù)碼管并將選手號顯示出來，直到主持人清零。</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖 ：</b></p><p>　　當主持人宣布開始，定時電路開始秒脈沖電路的作用而進行計時，并通過譯碼器在數(shù)碼管中顯示。當某選手按開關鍵時，通過控制電路控制鎖存器的使能端，并在鎖存器中鎖存，在輸出端產(chǎn)生相應的開關電平信息，然后在譯碼器中譯碼，將編

7、碼器輸出的8421BCD轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)。最后在顯示電路中顯示出所按鍵選手的號碼。</p><p><b>　　單元電路設計：</b></p><p><b>　　1、實驗器材</b></p><p><b>　　脈沖產(chǎn)生電路</b></p><p>　　由555定時

8、器構成的多諧振蕩器，使其產(chǎn)生需要的方波作為計數(shù)器的CP脈沖，電路如下圖所示：</p><p>　　UCC接+5V電源，C1為4.7Uf，C2為0.01Uf,R2為100K,R為4.7K，第3管腳為 </p><p>　　CP脈沖的輸出端,接發(fā)光二極管可測試是否有脈沖產(chǎn)生。</p><p><b>　　脈沖波形圖：</b></p

9、><p><b>　　定時電路：</b></p><p>　　由計數(shù)器74LS161，74LS48和數(shù)碼管構成。</p><p>　　此電路用一片74161來實現(xiàn)模9的計數(shù)器，用同步置數(shù)法來實現(xiàn)，當計數(shù)到1000后，搶答無效。利用到1000時的狀態(tài)，可以領用最高位Q3輸出的高電平取非與脈沖信號相與，使計數(shù)器上沒有脈沖信號，計數(shù)器停止計數(shù),停止到某一

10、狀態(tài)，同時也可以利用最高位控制黃燈，到1000時最高位是高電平，說明時間已經(jīng)到了，黃燈亮，0到7的時間段內(nèi)最高為都是低電平所以黃燈不會亮。當主持人開關閉合時，計數(shù)器在不停地裝載數(shù)據(jù)，輸入引腳都是0，所以輸出也是0，在搶答開始之前數(shù)碼管使顯示就為0。當主持人打開開關時，異步清零端MR和同步置數(shù)端LOAD都接高，計數(shù)器正常工作。有人搶答時，利用鎖存器引腳輸出的電平控制使能端ENP，是計數(shù)器停止工作。計數(shù)器的它從0000到1000，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移

11、圖如下：</p><p><b>　　定時電路圖：</b></p><p><b>　　搶答電路</b></p><p>　　由74LS75D觸發(fā)器，74LS48譯碼器和數(shù)碼管組成</p><p>　　該電路完成兩個功能：一是分辨出搶答的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是其

12、他選手按鍵操作無效。這兩個功能只能在搶答時間內(nèi)和超時使用，而且要配合芯片所對應的門電路才能實現(xiàn)以上描述的功能。其工作過程：開關S開始接地，鎖存器輸出端Q1、Q2、Q3均為0，且開始時3個選手開關均接地。計時沒開始，在主持人打開開關前如有選手撥動開關則紅燈亮同時數(shù)碼管顯示其號碼，紅燈亮主要是鎖存器的四個非門接到四輸入與非門上，只要有選手打開自己的開關，四輸入與非門就輸出高電平，加上一些門電路，則紅燈亮。當主持人打開開關接通后，計時器開始計

13、時，此刻選手可以打開自己的開關，顯示器顯示其號碼,且鎖存器此時鎖定，其余輸入均無效，綠燈亮。綠燈的亮是由四輸入與非門，和計數(shù)器輸出最高位的非一起控制，經(jīng)過門電路，則綠燈亮。當主持人閉合開關時，系統(tǒng)清零，可以重新工作。在設計時，由于沒有或門的使用，只用了觸發(fā)器輸出的非門端口。</p><p><b>　　搶答電路圖：</b></p><p><b>　　5、整

14、體電路圖</b></p><p>　　要測試控制電路要從整體電路著手，這樣才能觀察到電路的實現(xiàn)與所設計的理論是否相符。如果有問題就要從電路的連接，導通，以及各芯片引腳值進行分析，直到電路正常工作。本次實驗不足的地方就是在搶答之前沒有進行對選手搶答的鎖存，在仿真環(huán)境中設計了，也實現(xiàn)了，還不是很完美，就不再描述了。</p><p>　　遇到的問題及解決方案</p>&

15、lt;p>　　領到了實驗的器材和工具，設計電路圖的問題不多，在連接和調(diào)試的過程中遇到了不少的問題。但是通過自己的思考還有老師的幫助還是得到了解決。</p><p>　　在仿真環(huán)境下模擬好電路圖，可以正常工作，但在實際中就不行，所以要聯(lián)系實際。按照電路圖接好電路后，分模塊進行調(diào)試。先調(diào)試脈沖產(chǎn)生電路，因為比較簡單沒有出現(xiàn)什么問題，可以加一個LED燈測試脈沖是否正常。搶答電路的部分，出現(xiàn)最多的就是面包板的問題，

16、模塊連接好，就是不能正常顯示，用萬用表的測，芯片的引腳與相連的引腳不導通，換地方重新接，或者用導線直接連接引腳，問題才得以解決。調(diào)試定時電路時，出現(xiàn)的又是新問題，引腳都導通，就是計數(shù)器不工作，所以用萬用表測試芯片上每個引腳上的電壓值，分析出出現(xiàn)問題的原因，也可能要檢查上一級的電路是否正確，也就是芯片的輸入是否正確。第一個問題是：在模擬環(huán)境中模擬時，兩路輸出的可以接同一條線，但在試驗中要用或門，只用這樣引腳上的電壓值才不會出錯；第二個問題

17、是：測完引腳的工作電壓、以及輸入電壓均正常，輸出也基本正常，換個計數(shù)芯片后，電路正常工作。在控制電路的調(diào)試過程中，要統(tǒng)一全局，總結以上出錯的原因的經(jīng)驗，在進行分析，比如：在主持人沒按開始按鈕之前，選手違規(guī)紅燈亮，主持人按下開始搶答時，選手搶答紅燈、綠燈都亮，超時之后，紅燈也亮，通過檢查電路，除了電路連接錯外，還有線路</p><p>　　在完成以上的功能后，還有一點不完美的就是，在搶答之前，選手搶答沒有鎖存。這次

18、完成的基本電路中，有人搶答就會亮紅燈給以提示，之后在仿真圖中加了搶答之前的鎖存，在連接電路圖中還有問題，需要一個專門的清零開關，和主持人的開始開關。</p><p><b>　　心得體會：</b></p><p>　　這次實習主要是針對我們所學的數(shù)電知識中各種芯片的理解和應用，以及設計電路的基本步驟?，F(xiàn)在我可以主動的去學習，我明白自己該學習那個方面，重點是什么？我也掌

19、握的了在理論中遇到問題，應該怎樣去解決，在實際中遇到迷團應該怎樣去檢查調(diào)試。在設計電路的一般步棸：首先要分析每個芯片的基本功能、工作的狀態(tài)；其次分析所設計電路的功能，以及應用芯片來實現(xiàn)。最后就是搭電路、調(diào)試，最重要的就是調(diào)試，把理論變成實際。我所設計的搶答器主要是: 1、由具有鎖定功能的D觸發(fā)器74LS75，由輸出的四個非經(jīng)過一個四輸入與非門的非和主持人的開關的或門反饋到其是能端的ENT和ENP（正常工作時為“1”，不工作時為“0”）

20、來進行鎖定選手的搶答，和顯示提前搶答的選手號（只要有一個人進行搶答則輸出端的非必有一個為0，然后經(jīng)過一些門電路到ENP則為0，故鎖定其他選手的搶答） 2、74LS161實現(xiàn)主持人這塊的8秒的計時，利用四個輸入端全接“0”，輸出端Q3的與非到置數(shù)端/LD實現(xiàn)模9計數(shù)，然后是主持人開關、555產(chǎn)生的CP脈沖，74LS161輸出端的Q3的與非，以及7475的輸出的四個非經(jīng)過一些門電路來控制74LS161的C</p><

21、p>　　通過這次實習使我深深的體會到了理論與實踐的結合的重要性，所學的要運用與實際中，在進行實驗板的連接時體會很深，在電腦上已經(jīng)成功的仿真，而在連接電路板時發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)不了效果，最深刻的就是模擬中兩個輸出的可以接到一起，但在實際中就是不行，必須用或門連接才行，所以設計電路中必須注意每條線上要有輸入輸出。在搭電路過程中，不是面包板的問題就是連接線的問題，或者芯片的問題，測試引腳的導通性和結合電路圖測試引腳的電壓值，分析原因，改正電路

22、，直到結果的出現(xiàn)。這次實習在調(diào)試中運用更多的萬用表，用它可以測量各種東西，特別用于結合理論測量該高的引腳的電壓是否為高，或者電路通不通的問題，發(fā)現(xiàn)自己電路板的問題等等?？傊?，這次實習使我受益匪淺，不僅鞏固了所學的理論知識，在繪制電路圖時加強了我的邏輯分析能力，而且更加鍛煉了我的動手能力，真正做到了手腦的結合。 </p><p><b>　　參考文獻：</b></p>&