课程设计报告8位数字抢答器设计.doc

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1、广州航海高等专科学校船舶工程学院课程名称 电子技术课程设计 设计题目 8位数字抢答器设计 专 业 电气自动化 班 级 091 姓 名 罗金露 学 号 2009211122 指导教师 何新军 日期：2011年1月 目 录一、摘要二、前言三、设计目的与要求1 .设计目的2. 设计要求四、电路原理、设计思路、设计方案（一） 工作原理及设计方案1、 原理框图2、 设计思路3. 设计流程图 （二）分模块电路设计 1抢答器电路设计 2、定时电路设计 3报警电路设计4、控制电路设计（三） 实验结果五、整体组合框图六、总体电路的仿真七、元件清单八、总结九、参考文献十、致谢一、摘 要为了适应现代电子技术飞速发展

2、的需要，更好的培养出21世纪的应用型人才，每个高校都开设的数字电子技术基础这门课程。判断一名21世纪的大学生是否符合应用型人才的标准，数字电子技术的实际应用能力也在其中起到了举足轻重的地位！随着社会不断的发展，电子技术也的到了飞速的发展，各中电子产品的质量也的到了质的突飞猛进。其中的抢答器也由以前的简单、功能单一的电路，变为现在复杂、实现功能多的电子产品。 二、前言课程设计是针对某一理论课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，可以培养我们运用课程中所学的理论知识与时间紧密结合，独立地解决实际问题的能力。本课程设计介绍的是数字逻辑电路中智力抢答器的设计方法与测试技术，以电路的基本理论

3、为基础，着重介绍电路的设计，装调及性能参数的调试方法.课程设计应达到如下基本要求： （1） 综合运用电子技术课程中所学的理论知识独立完成一个抢答器课题的设计。（2） 通过查阅手册和参考文献资料，培养我们独立分析和解决实际问题的能力。（3） 熟悉常用电子元器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。（4） 掌握电子电路的安装和调试技能。（5） 熟悉的使用各类数字电子仪器。（6） 学会撰写课程设计论文。（7） 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。在抢答器的课程设计中，得到指导老师的关心与鼓励，在这里表示感谢。同时，因时间仓促及设计者水平有限，设计论文中错误在所难免，恳请各位不吝指正。三、设计目的与

4、要求 (一).设计目的 1、通过八路抢答器的设计，掌握软硬件的结合应用。 2、深入了解汇编语言和指令系统。 3、学会使用数码管的显示和编程。 4、初步掌握应用系统的设计。 （二)、设计要求 1、容许8组进行抢答。 2、抢答按钮按下后，显示最先按下的抢答组号。 3、抢答后开始倒计时30秒，时间到发报警提示。 4、比赛结束时，能发出报警声。 四、电路原理、设计思路、设计方案（一）工作原理及设计方案 1. 原理框图2. 设计思路2.1. 抢答器供8名选手比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。这个功能只需要通过管脚分配把按钮分配到实验版上的拨动开SW0到SW7关，让每个选手拨动开关后产生相应的信号就可以

5、了。不同的选手拨动按钮发出信号通过74LS148编码器进行编码，编码后输出信号进行下一步的译码和锁存。 2.2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。在这里首先通过管脚分配把开关S分配到相应一个拨动开关，这个就是开关SW16。该开关联系到一个相应的线路，这个线路通过与非门连接其他信号，从而达到清零的功能。 2.3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。74LS373具有锁存功能，可以在一个选手按下按钮后进行锁存，其他的选手不能在抢答。锁存相应的编号时，由于编码器编的是从0到7，如果0号选手抢答，与清零

6、的时候可能造成混淆，所以要加上加法器，对编码器的0到7都加上1。加法器是用74LS83这样在后面的74LS47译码器上就可以显示1到8的号码。 2.4、抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。74LS192具有减法功能，通过使用74LS192可以对设定的时间进行自减。只需要给定74LS192秒脉冲就可以。同时74LS192结合74LS47可以对所设定的抢答时间和选手抢答的时间显示出来。 2.5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。选手进行

7、抢答，通过编码器，锁存器，加法器，译码器，显示出来。当某个选手抢答有效，通过74LS148编码器的GSN端口连接到控制清零端的与非门就可以进行禁止其他选手的抢答，同时把该选手的号码显示在数码管上，同时通过74LS148编码器的GSN端口可以停止74LS192的脉冲，从而让脉冲停止，达到显示抢答时间的效果。 2.6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统通过一个指示灯报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。当时间到的时候，减法器74LS192的十位的LDN端口发出一个高电平，在这个端口上连接上一个显示灯，作为报警用。同时减法器74LS192的十位的BON端口会发出一个低电平，可以连接到脉

8、冲上，让脉冲停止，数码管上显示的是00. 4. 设计流程图抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，竞赛者可以分为若干组，抢答时各组对主持人提出的问题要在最短的时间内做出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，则在显示器上显示该组的号码，同时电路将其他各组按键封锁，使其不起作用。回答完问题后，由主持人将所有按键恢复，重新开始下一轮抢答。抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清

9、除为止。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统通过一个指示灯报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 因此要完成抢答器的逻辑功能，该电路至少应包括输入开关、数字显示、判别组控制以及组号锁存等部分。如图所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。主 持 人控制开关控制电路抢答按钮优先编码电路 锁存器译码电路译码显示 图2 总体方框图（二） 、分模块电路设计 抢答器电路设计 其原理说明： 1.1抢答电路的功能有两个：

10、一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。 1.2选用优先编码器74LS148、RS锁存器、译码器7448组成抢答电路 1.3抢答电路工作原理：当控制开关置于“清除”位置时，RS触发器的R()端为低电平，输出Q4Q1全为低电平。此时7448的BI()=0， 显示器灭灯；74LS148选通输入ST()=0,74LS148处于工作状态，而锁存电路不工作。当控制开关置于“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，当有选手按键抢答时，如5号选手优先按5号键，则74LS148输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存后，Q1

11、=1，BI()=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，经7448驱动译码后，显示器显示数字5。Q1=1使74LS148为高电平。即74LS148禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开后，74LS148的Y()EX为高电平，但由于Q1输出仍为高电平不变，所以74LS148仍处于不工作状态，其它按键的输入信号不被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。 如图（二）所示为八路智力竞赛抢答器的抢答电路单元图， 定时电路设计 主持人设定抢答器时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供，可预置时间进行倒计时电路选十进制同步可逆，计数器74LS192进行设计，倒

12、计时到零时，定时电路输出低电平有效的“定时到信号 ”。如图（三）所示为八路智力竞赛抢答器的定时电路单元图。 同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3所示。 报警电路设计由555定时器和三极管构成报警电路如下图所示，其中 555 成多谐振荡器，振荡频率， 其输出经三极管推动扬声器， PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之电路停振。4.控制电路设计 抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。 当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。当设定的抢答时

13、间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。根据上述功能要求，由此设计如图五所示的控制电路。（三） 实验结果 按照设计时的思路，把电路图连接好。经过改错，编译，分配管脚，然后就可以看到实验结果。我的管脚分配为：SW0到SW7为选手的编号，分别为1到8。SW8到SW11为设定抢答时间的个位，SW12到SW15是设定抢答时间的十位。SW16为设定抢答时间的置位端。SW17为开始键。实验结果为： 主持人先按下置位端，就可以设定抢答时间，按照个位和十位的拨动开关设定，在对应的数码管上可以看到相应的抢答时间。然后主持人就可以按下开关让选手抢答，这时候抢答时间开始自减，在这个时间内，如果

14、有选手抢答，数码管上会显示相应的选手号，在这个时候，如果有其他的选手也按下了抢答按钮，显示器不会显示。如果在抢答时间内没有人抢答，显示抢答时间的数码管就会显示00，而且有报警灯闪。当主持人要进行下一轮的抢答，可以拨动开关SW16作为清零，重新开始抢答。 综上所述，实验结果符合实验任务的要求。五、整体组合框图抢答按钮优先编码电路锁存器译码电路显示电路主持人控制开关控制电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路主体电路扩展电路图4整体方框图六、总体电路的仿真七、元件清单器件名称器件型号器件个数8线-3线优先编码器741481TTL集成基本RS触发器742791BCD码七段译码驱动器7448（共阴）

15、1七段发光二极管（LED）数码管共阴1电阻1 K、309、1开关双向9基本RS触发器或非门构成1或门四输入1异或门两输入1直流电源+5V、接地端6八、总结一周时间的课程设计终于结束了，通过一周以来同学的努力，在老师之前的指导下，我们完成了这次的课程设计。面对从未接触过的事情，不知道从何开始下手，在一步步的实践中，我们学习到了一些除技能以为的其它东西，深切体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，更领略到了专业技能的重要性，最重要的是我们对一些问题的看法更加客观了。我们即将踏入社会，在进入之前我们需要学习的东西还很多，为人处世的各个技能，如何协调彼此的关系值得我们去细细品味。在课程设计当中合作交

16、流是必不可少的，每个人都把这样一种事情当成是自己的重要任务，并为之付出很大的努力，不断的去思考自己所遇到的问题，不断的去改善自己。在生活当中，我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的，但是我们面对问题时候的态度是非常重要的，而不是一个人的能力到底有多强，态度决定一切，端正的态度和明确的目标是我们解决问题的关键。我们在学习知识的同时也要学习做人，很多时候一个人的品质决定事情的成败。我们的文化传承着很多学习做人的方法，老师向我们介绍的弟子规中有着古人总结的精华，其中的优良品质值得我们去学习传承，能够帮助我们走好自己的每一步。在这次课程设计过程中，我们也遇到了很多问题。比如用软件制造电路图，

17、我们很多人对软件里的各种器件的存放位置不熟悉，找所需的各种器件都要找很长时间，这直接导致了我们无法很快地做出答案，完成这个课程设计。 经过了这次课程设计，我收获良多。在一开始的时候，很担心自己不能完成实验，因为以前的数字逻辑不是学得很好，造成信心不是很足。后来也证明了我是可以独立完成的。在设计电路的时候，考虑的不是很全面，以及画电路图的时候没有很细心谨慎地工作，造成了一些低级错误。所以经过课程设计，我提高了自己的动手能力，也增强了自己的信心。同时让我知道在工作的时候要保持细致严密的工作态度，这样会事半功倍。 九、参考文献 1清华大学电子学教研组编，童诗白主编：模拟电子技术基础（第二版）【M】，

18、北京，高等教育出版社，1988年。2华中工学院电子学教研室编，康华光主编：电子 基础数字部分（第四版）【M】，北京，高等教育出版社，1988年。3阎石主编：数字电子电路【M】，北京，高等教育出版社， 1997年。4谢自美主编：电子线路设计.实验.测试（第三版）【M】，武昌，华中科技大学出版社，2005年。5陈永浦.数字 电路基础及快速识图M.人民邮电出版社,2006: 275-277.6侯建军.数字电路实验一体化教程M.北京 清华 大学出版 社,2005: 77 7范文兵.数字电子技术基础M.北京 清华大学出版社,2008: .十、致谢本专业课程设计是在老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。