數(shù)字電路搶答器設(shè)計(jì).doc

西安郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書數(shù)字搶答器 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)搶答器的設(shè)計(jì)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?四路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)二 實(shí)驗(yàn)要求1、 要求至少控制四人搶答，允許搶答時(shí)間為10秒，輸入搶答型號(hào)是在“搶答開(kāi)始”命令后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，顯示搶先搶答者的組號(hào)；亮綠燈并鎖存組號(hào)。2、 在“搶答開(kāi)始”命令前搶答者，顯示違規(guī)搶答者的組號(hào)；亮紅燈，并鎖存組號(hào)。3、 在“搶答開(kāi)始”命令發(fā)出后，超過(guò)規(guī)定的時(shí)間無(wú)人搶答，顯示無(wú)用字符（數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)顯示為0，主持人開(kāi)關(guān)燈滅）。4、選做功能:要求不僅要顯示組號(hào),還要顯示搶答的次序。三 實(shí)驗(yàn)框圖及總體設(shè)計(jì) 如圖所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人開(kāi)關(guān)開(kāi)始時(shí)接地處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，開(kāi)關(guān)燈滅，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始端，宣布開(kāi)始，開(kāi)關(guān)燈亮，搶答器工作，同時(shí)定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。選手犯規(guī)提前搶答時(shí)，搶答器完成：編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示以及對(duì)應(yīng)紅燈亮。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次將開(kāi)關(guān)接地并重新復(fù)位。四 主要單元電路設(shè)計(jì)1、輸入控制電路：此電路要求能夠區(qū)分搶答者是否違規(guī)：若輸入的搶答信號(hào)是在“搶答開(kāi)始”命令下達(dá)之前發(fā)出，則該搶答者犯規(guī)，輸入控制電路應(yīng)發(fā)出“搶答無(wú)效”信號(hào)，并配合搶先信號(hào)鎖定電路使搶答者所在組對(duì)應(yīng)的指示燈亮；若搶答信號(hào)是在“搶答開(kāi)始”命令下達(dá)之后發(fā)出，則搶答有效。經(jīng)過(guò)分析，我認(rèn)為主持人控制可以用控制電源開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，判斷搶答信號(hào)是否有效可以用搶先信號(hào)鎖定電路配合基本的與非門和發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、555脈沖電路：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，使其產(chǎn)生需要的方波作為觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器的CP脈沖，電路如下圖所示：UDD接+5V電源，C為4.7Uf,Rp為150K,R為4.7K，第3管腳為CP脈沖的輸出端。 3、用一片74LS161、74LS04譯碼器74LS48做成。把161做成模十計(jì)數(shù)器，開(kāi)始時(shí)置數(shù)端為0110，161的輸出端各接一個(gè)非門，就做成了倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，再經(jīng)過(guò)48譯碼，數(shù)碼管顯示9，當(dāng)從0110一直循環(huán)到1111，完成一次循環(huán)后，當(dāng)它再變成0000時(shí)，非門輸出的結(jié)果是1111，這時(shí)4個(gè)信號(hào)接入一個(gè)與非門出來(lái)接到161的端，完成保持功能，主持人開(kāi)關(guān)直接接到161的端，而161的端接的是74ls148的端，161非完的輸出信號(hào)接入74ls48并接數(shù)碼顯示管，當(dāng)有人在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，變0，161輸出保持，數(shù)碼顯示管鎖定時(shí)間，當(dāng)有人提前搶答時(shí)，因?yàn)檫@時(shí)端為0，所以161輸出處于鎖定狀態(tài)，對(duì)計(jì)時(shí)沒(méi)有影響，當(dāng)10秒后無(wú)人搶答時(shí)，端為0，161又處于鎖定狀態(tài)，時(shí)間不變，四與非門的輸出信號(hào)是和前面說(shuō)過(guò)的的非相與接入搶答電路部分的74ls48的端，10秒后無(wú)人搶答時(shí)，搶答電路的74ls48停止工作，數(shù)碼顯示管顯示0，直到主持人重新開(kāi)始重置和開(kāi)始。74LS161功能真值表：計(jì)數(shù)器輸入譯碼器輸入數(shù)碼管的示數(shù)011010019011110008100001117100101106101001015101101004110000113110100102111000011111100000主持人打開(kāi)開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始計(jì)數(shù)；通過(guò)一個(gè)74LS04實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘倒計(jì)功能；計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。電路圖如下所示： 4、時(shí)序控制電路: 由74LS148編碼器，74LS75D觸發(fā)器，74LS48譯碼器和數(shù)碼管組成時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：主持人將控制開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)。 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作，且數(shù)碼管計(jì)時(shí)為零，且主持人開(kāi)關(guān)燈滅。五、總體電路圖 六， 電路仿真圖七 電路組裝、調(diào)試過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題及解決方法：1.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先設(shè)計(jì)電路圖，包括各部分的電路圖和總體電路圖，并反復(fù)檢查，反復(fù)分析實(shí)現(xiàn)的可能性，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題即可能的解決方法，最好在實(shí)際連電路前仿真。2.理論指導(dǎo)實(shí)踐，但是，理論中有不少純理想化的成分，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)考慮實(shí)踐中各部分合理論的差距，差別。在實(shí)際中，電阻，電容，的真實(shí)值不會(huì)那樣準(zhǔn)確。各器件的輸入端在理論中懸空是表示接高電平，但是實(shí)際的邏輯器件如果輸入端本該接高電平而沒(méi)接，可能會(huì)導(dǎo)致元件的工作不穩(wěn)定。3.在實(shí)際聯(lián)電路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)接觸不好等情況。這是由于面包板的質(zhì)量和連線時(shí)線頭裸露部分沒(méi)有完好的接觸面包板的銅片造成的。這時(shí)只能用萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)接頭的電壓來(lái)判斷是否是接觸不好。4.應(yīng)該注意發(fā)光二極管應(yīng)接上行或下行電阻來(lái)保護(hù)他的電壓不致過(guò)大而損壞二極管。數(shù)碼管也要通過(guò)電阻接地，防止將數(shù)碼管燒壞。5.應(yīng)注意每個(gè)元器件的工作原理和工作功能，以及中規(guī)模邏輯器件的管腳圖，以免因此而造成不必要的過(guò)失。6.連接電路時(shí)，先連接脈沖發(fā)生電路，并檢測(cè)其是否正常工。555脈沖輸出電路不能輸出脈沖時(shí)，檢查的方法是看電容和電阻接觸是否好。77475不能鎖定，檢查ENABLE端的電壓是低電平不，逐級(jí)排查直到找出問(wèn)題所在。8連電路時(shí)，有的芯片可能是壞的，有的面包板也可能有問(wèn)題，這要用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)其連通性。八 小結(jié)通過(guò)兩周的實(shí)習(xí)，基本上達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的目的，對(duì)數(shù)字電路基本知識(shí)更加熟悉，培養(yǎng)了獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，對(duì)各個(gè)元器件也有了更深入的了解。剛開(kāi)始設(shè)計(jì)電路時(shí)覺(jué)得一點(diǎn)頭緒也沒(méi)有，只是覺(jué)得很難。不過(guò)在老師的指導(dǎo)下，我通過(guò)查資料，請(qǐng)教同學(xué)，在第一周內(nèi)完成了電路的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了仿真。第二周連接電路，這也不是一件容易的事，我連的電路問(wèn)題很多，有的是因?yàn)榫€接觸不好，有的是因?yàn)樽约禾中木€連錯(cuò)了，反正經(jīng)過(guò)我的努力和向老師同學(xué)請(qǐng)教，問(wèn)題都被解決了?？粗约号B接成功的電路，覺(jué)得好高興。不過(guò)也正是這次實(shí)驗(yàn)讓我明白了理論與實(shí)踐之間的差異。我設(shè)計(jì)的電路在電路仿真中完全正確，可是當(dāng)我接好電路后，它卻和我預(yù)期的相差很多。這也使得我的動(dòng)手能力得到了提高。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，設(shè)計(jì)的電路應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單。然后用萬(wàn)用表檢查面包板及各芯片是否正常，不正常就趕快換。接電路的時(shí)候，按模塊接，先逐塊連好，同時(shí)逐塊檢查是否正常，一塊連好后再連下一塊。連線時(shí)布局是很重要的，芯片的位置也很有講究，連線時(shí)應(yīng)盡量把所有芯片的位置分開(kāi)，便于布線。不然的話，芯片之間的距離太窄，容易造成別的線無(wú)法過(guò)去。連線時(shí)應(yīng)盡量讓所有的線都貼著面包板，不要讓線交叉，這樣當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路有問(wèn)題時(shí)就比較好改。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)于我來(lái)說(shuō)收獲很大，留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)持的毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，我是一個(gè)只注重理論不注重實(shí)踐的人。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我認(rèn)識(shí)到了實(shí)踐的重要，也提高了我的實(shí)際動(dòng)手能力。我們要學(xué)會(huì)把理論聯(lián)系實(shí)際，而這次課程設(shè)計(jì)就是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，不僅能提高我們的理論知識(shí)，而且也培養(yǎng)了我們的實(shí)際動(dòng)手能力。盡管在中間遇到很多問(wèn)題，但是經(jīng)過(guò)自己的思考和同學(xué)的幫助，使得這次實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌瓿?，而且在討論中我們也學(xué)到了很多知識(shí)，而且也對(duì)也前的知識(shí)做了一個(gè)很好的回顧。在這次實(shí)驗(yàn)中，我體會(huì)到在進(jìn)行一個(gè)綜合性的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮問(wèn)題，比如想用其他信號(hào)來(lái)控制一個(gè)信號(hào)，就要考慮到和這個(gè)信號(hào)直接或間接關(guān)系的信號(hào)，必須是最重要相關(guān)的信號(hào)，然后用真值表來(lái)解決他們的關(guān)系，通過(guò)門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。下來(lái)就是在實(shí)際動(dòng)手連接電路時(shí)的問(wèn)題，由于種種客觀方面的原因，導(dǎo)致理想和現(xiàn)實(shí)相差太遠(yuǎn)，輸入電路不可以懸空，懸空并不是高電平，芯片上有接電源和接地的懸空是高電平，但這個(gè)高電平并不是，有時(shí)候它不是怎么高，這樣地話，就會(huì)對(duì)后面地時(shí)序電路產(chǎn)生影響。在通過(guò)這兩個(gè)禮拜地設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，讓我真正理解了書本上知識(shí)，也讓我知道我們課本上的知識(shí)在實(shí)際中怎么應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)踐，相互關(guān)系。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)有了很大的興趣，現(xiàn)在我可以主動(dòng)的去學(xué)習(xí)，我明白自己該學(xué)習(xí)那個(gè)方面，重點(diǎn)是什么？我也掌握的了在理論中遇到問(wèn)題，應(yīng)該怎樣去解決，在實(shí)際中遇到迷團(tuán)應(yīng)該怎樣去檢查調(diào)試。最后，我非常感謝每天一直在實(shí)驗(yàn)室指到我們的老師。因?yàn)槭撬麄兪刮以谶@次設(shè)計(jì)中受益非淺。參考文獻(xiàn)：王毓銀主編數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第三版）高等教育出版社鬲淑芳主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)陜西師范大學(xué)出版社西安郵電學(xué)院 電信 系 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 過(guò)程考核表學(xué)生姓名韓昊澎班級(jí)/學(xué)號(hào)科技0701/15承擔(dān)任務(wù)實(shí)驗(yàn)室（單位）電子技術(shù)教研室所在部門電信系實(shí)施時(shí)間2009年 12月 13日 2009年 12月 26日具體內(nèi)容第一周周一：聽(tīng)老師講授數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法及需要注意的問(wèn)題；周二：選定題目，并設(shè)計(jì)電路，完成電路設(shè)計(jì)；周三：電路仿真；周四：領(lǐng)取元器件，開(kāi)始組裝電路；周五：組裝電路；第二周周一：組裝電路；周二：老師驗(yàn)收電路；周三：寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；周四：寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；周五：實(shí)驗(yàn)總結(jié)；指導(dǎo)教師（師傅）姓名唐小華職務(wù)或職稱講師指導(dǎo)教師（師傅）對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)態(tài)度 認(rèn)真 一般 不認(rèn)真學(xué)習(xí)紀(jì)律 全勤 偶爾缺勤 經(jīng)常缺勤實(shí)踐能力 很強(qiáng) 一般 較差指導(dǎo)教師（師傅）對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)或社會(huì)實(shí)踐能力等情況的意見(jiàn)指導(dǎo)教師（師傅）簽字 年 月 日 西安郵電學(xué)院 電信 系 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 成績(jī)鑒定表學(xué)生姓名韓昊澎班級(jí)/學(xué)號(hào)科技0701/15進(jìn)行時(shí)間2009年 12月 13日