数字电路课程设计实验报告

1、 数字电路课程设计 设计报告 学院：计算机与信息学院 姓名： 学号： 班级： 通信班 指导老师：许良凤吴从中 3 设计题目一：智力竞赛电子抢答器 1. 设计任务与要求 (1) 通道数8个，每路设置一个抢答按钮，供抢答者使用。 (1)电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出 抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮，显示电路显示出抢答者的组 别,同时扬声器发出“滴嘟”的双音,音响持续23 s。 (1)电路应具备自锁功能，一旦有人事先抢答，其他开关不起作用。 2. 方案设计与论证 总体框图: 二. 方案设计: 方案一: 利用编码器74LS148对电路进行输入判断，获取输

2、入信息；然后 送入 74LS279进行数据的保存与锁存，最后驱动数码管显示结果 万案一: 74LS148 利用74LS373锁存器和按钮开关组成输入部分没然后输入数据送入 编码器对数据进行编码，并反馈信息对74LS373进行锁存，最后驱动数码管 显 示结果 经比较，方案一电路复杂不易调试，电路二相比之下电路简单，容易实现, 因此选择方案二。 工作原理： 抢答时各组对主持人提出的问题在最短的时间内做出判断，并按下抢答键 回答问题。当第一个人按下按键后，在显示器上显示出该组的号码，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回 复，重新开始下一轮抢答。 因此要完成抢

3、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。 当主持人控制开关处于 “清除”位置时，输出端全部为低电平，于是 74LS48 的 BI 非为低电平，显示器灭灯； 74LS148 的选通输入端 ST 非为低电平， 74LS148 处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到 “开始 ”位置 时， 优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状 态， 等 待输入端输入信号，当有选手将按钮按下时，经 74LS48 译码后， 显示器上 显示 出选手编号。此外，CTR为高电平，使74LS148的ST非端为高电平，74LS148 处于禁止工作状态

4、，锁存其他按钮的输入。当按下的按钮松开后，74LS148的 ?非为高电平?但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处 于禁止工作状 态，其他按钮的输入信号不会被接受。这就保证了抢答者的优 先 性以及抢答电 路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关S,使抢答电 路复位，以便进行下一轮抢答。 功能模块： 输入电路：输入电路由锁存器 74LS373和按键组成 (2) 锁存器控制电路：锁存器控制电路由相关的门电路组成 (3) 数码显示电路：优先编码器74LS148进行编码，编成的二进制代码再送到 BCD码七段译码驱动器74LS247,最后送到共阳极的七段数码管，显示相应 的数

5、字。 工作 过程： 接通电源时，节目主持人将开关置于清除位置，抢答器处于禁止工作状态， 编号现实灭灯，定时显示器上显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答开始 后， 将控制开关拨到开始位置，抢答器处于工作状态。当选手按动抢答按钮时， 抢 答器完成以下工作： 优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并有锁存器进行锁存，然后由译码 器显示电路显示编号。 控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答。 3单元电路设计 电路整体由输入单元，编码单元，译码单元，锁存单元，显示单元组成。 (1) 输入单元 输入部分由8个按钮开关和74LS373锁存器组成，在没人抢答时， 74LS373的使能端为高电

6、平，此时芯片处于工作状态，当有人抢答时，使能端 为低电平，电路输入端被锁存，输出端继续输出锁存前的数据，即输出不受 影 响。 匕 0口 O O0OO ut ! I 4 74LS373N vcc O VWn pVA- Pvvv Pwv Uwy- Pwv- ig 所用74LS373芯片资料: 引脚： EEEnrnrirTirirniTi ? LJLULiJLlILJUJLJLJLJLJ OE03 GM) 真值表: M (2)编码单元 编码单元由74LS148组成，当主持人按下开关时，芯片的使能端为低电平, 电路开始工作，当有人按下开关时，编码器的结果被输入到数码管显示。 4 电路原理图: 所用74

7、LS148芯片资料: 4 匚 1 16 vrc 3 L 2 15 EO 6 r 3x -rf- N P CiS 7 匚 4 巨 B 3 E【 匚 5 12 1 A2 6 H 1 Al 匚 7 Ml 0 : A 9 A1 1 x 0010; 1 1 Bit e 1 I ODH: 1 1 1 D D L 3 i x oioa I 0 : L D A 1 1 1 K OJOt 1 1 0 L 1 0 L 1 S 1# 0HQ : 0 0 11111 b 1 K 0111l 1 1 L O 0 0 0 1 X 10001 1 1 11111 s 1 V 1D0KS 1 1 1 C 0 E I q 1

8、I 1010J 0 c 0 1 t D I c ! t 10111 0 Oi 1 1 0 0 L n 1 I 1LOD1 0 i t a o i i u i r not i i al 0 11 I c 1 l 11101 i mi i d g Q 1 Q 1 1 1 L t 9 D 0 0 9 (4) 锁存及报警单元 当74LS373处于工作状态，74LS148处于非工作状态，此时数码 管无显示； 当主持人按下开关，两个芯片都处于工作状态；此时如果有人按下按钮及有低电 平输入时，编码器74LS148的GS端的输出结果反馈到锁存器 74LS373的使 能 端，使锁存器的输入端失效而输出端保持不变

9、达到锁存目的。 *M- i 1 IfJ ro 5】 MLS04N 74LS14SN 扌f料F-4 0 O 卅令 C凸1CQ金 *1! 4 A 11 1 *1 亦屮G曲轉也廂T H U ,*1 74LS373N 4.具体电路图 材料清单: 材料里（来目文硝:拒各器ffiMi -已* w 1fc-士 蹤 1.M* I i 1 20 7S573i LU iPC-2221/2Z22f OZI 2 1 7见耳 7 wig b 1 7LSrf 7SN s 1PC-222UU22T Q$ 7 1 7 具体电路图: U4D U4B I A 74L SOJM vcc 1RZ - A T U4B -O- Ht S

10、04H T T r U1 ML S37 3N T T r hi U4C VCC wv AAA- AV- Wr- U4D 741WN U4C I F : 检验时间计数器能否满足要求准确 显示累计时间，以24小时为周期。 译码管和显示器：接通电源后，检验所有数码管是否正常显示（将检测端接地， 观察是否全部显示为数字8）。 校时电路部分：具有快速校准“ 时”、“分”的功能。 正点报时电路部分：先检验蜂鸣器是否可以正常工作；再检验正时报时器是否 具有整点前鸣叫5次低音（500 Hz ）,整点时再鸣叫一次高音（1 000 Hz左右），共 鸣叫6响的功能。 调试中所遇问题及解决方法： 问题一：校时时合上控

11、制分校时和时校时开关，并没有给脉冲时分和时的数码 管显示数字会发生跳变 解决方法：我们怀疑是开关出现了问题，换了其他开关后显示正常，问题解决 问题二：仿真时所用器件与实验时所用器件有出入 解决方法：当时做实验时所给芯片是两个74LS390和两个74LS90,由于仿真时 是用74LS390仿真的，为了便于实验时的接线，减少芯片使用个数，我们找实 验室老师又要了一个74LS390芯片，这样我们用三片74LS390分别完成了秒 分时的计数电路，一片74LS390中包含了两片74LS90，因此结果是一样的，而且使电路的连接更方便。 问题三：蜂鸣器正点报时的低音与高音声音不对，出现的都是高音没有出现 低

12、 音 解决方法：由于蜂鸣器接的是板子上的通过旋转旋钮控制频率大小的接口， 所 以无法准确的保证一个接 500Hz, 个接1kHz，后改成接入信号发生器并确定 其输入信号频率后蜂鸣器可以正常发出低音和高音。 问题四：连接校时电路之前时分秒计数电路部分工作正常，但是连接校时电 路 分十位进位脉冲和秒十位进位脉冲以后分的校时到 40后就回到 0 解决方法：经检查电路后发现接了两次进位脉冲，之前已经连接过秒到分的 进 位，把这个线去掉后可以正常校时。 6感想和体会 此次的课程设计收获颇丰，培养了自己的实验动手能力的同时还加强了对 于书本上知识的理解。在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的 结

13、构及掌握了各芯片的工作原理和其集体的使用方法。将已学过的比较零散的 数字电路知识有机的、系统的联系起来，培养综合分析、设计电路的能力。在 连接六进制，十进制，六十进制的进位及二十四进制的接法中，要求熟悉逻辑 电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及 时纠正了。 在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中，培养了我的 设计思维，使我们在逻辑电路的分析和设计上有了很大的进步，加深了我们对 计数器、分频器、振荡器的认识，进一步增加了对一些常见器件的了解。 由于电子钟实验所用元器件很多，接线也很多，所有接线直接覆盖了整个 板子，看起来非常乱。虽然我们在连线过程中有意通过颜色来区分不同的电 路 部分，但是到后来出现问题后由于接线很多还是给我们的电路检查带来和很 多 不方便，从这次的实验中也让我意识到把电路连接正确一个很重要的细节是 接 线一定要尽可能的清除，这样以后的电路检查才会容易一些。 过我提 尽管在设计的过程中，碰到了很多的困难，遇到了很多问题，但是通过我