抢答器设计报告

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业课 程 设 计（论文）课程名称_数字电子技术基础_ 题目名称_数字式竞赛抢答器_学生学院_专业班级_ _ 学 号_学生姓名_指导教师_2014年 6 月 22 日数字式竞赛抢答器 课程设计论文一、分析问题二、查阅资料三、模块设计四、组合优化五、软件模拟六、器件选择七、电路焊接八、实验调试九、心得体会十、参考资料一、分析问题：我们共同协商最终选择了抢答器方案。根据抢答器的要求：设计制作一个可容纳四组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答时使用且电路具有第一抢答信号

2、的鉴别和锁存功能。2）在主持人将系统复位并发出抢答指令后，用数码管显示倒计时和第一抢答组别且该组别对应指示灯亮，同时电路的自锁功能使别的抢答开关不起作用。3）对提前抢答和超时作答的组别鸣喇叭示警，并由组别电路显示出犯规组别。扩展要求：设置对应的计分（含加分与扣分）电路。 首先是要有抢答功能，这里用非锁死的按键进行抢答，还涉及到了优先编码器，抢答之后要把抢到的组号锁存，这就用到了锁存器，然后通过led灯显示抢答到的组。回答问题需要倒计时，用计数器设计倒计时，然后通过数码管显示。这里需要时钟信号，选用555定时器产生方波信号为整个系统提供时序。用蜂鸣器提示提前抢答和超时发言，并用数码管显示组别。中

3、间还需要大量的逻辑的运算，这里就一一的罗列，因为比较繁琐。这就是大致的方案，接下来就是查资料，实现每个模块。二、查阅资料查相关的芯片资料，方便后面的设计：74hc148：首先是在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74hc148是一个八线-三线优先级编码器。74hc148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚 VCC(16)和GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。其中 I 0 I 7为输入信号， A2,A

4、1,A0为三位二进制编码输出信号， EI是使能输入端， EO使能输出端， G S为片优先编码输出端。由74hc148真值表可列输出逻辑方程为：A2 =(I4+I5+I6+I7)EIA1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7) EIA0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7) EI当使能输入 IE=1时，所有输出端群被封锁在高电平。当使能输入IE=0时，允许编码，在I0I7输入中，输入 I7优先级最高，其余依次为： I6,I5,I4,I3,I2,I1，I0等级排列。使能输出端EO的逻辑方程为：EO =I0 I1 I2 I3 I4 I5 67 EI，此逻辑表达式表明当所有的编

5、码输入端都是高电平（即没有编码输入），且EI=0时，EO才为零；表明EO的低电平输出信号表示“电路工作，但无编码输入。扩展片优先编码输出端 G S的逻辑方程为： GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7) EI此时表明只要任何一个编码输入段有低电平信号输入，且EI=0,GS即为低电平。GS的低电平输出信号表示“电路工作，而且有编码输入。”（GS=0）174ls48 74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（YaYg）端外，7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RB

6、O）端。 由7448真值表可获知7448所具有的逻辑功能：（1）7段译码功能（LT=1，RBI=1）在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低电平，见表1中116行。（2）消隐功能（BI=0）此时BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论LT 和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。（3）灯测试功能（LT = 0）此时BI/RBO端作为输出端

7、， 端输入低电平信号时，表1最后一行，与 及DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）此时BI/RBO端也作为输出端，LT 端输入高电平信号，RBI 端输入低电平信号，若此时DCBA = 0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。74ls190:190 的预置是异步的。当置入控制端（ LD ）为低电平时，不管时钟CP 的状态如何，输出端（Q0Q3）即可预置成与数据输入端（D0D3）相一致

8、的状态。190 的计数是同步的，靠CP 加在4 个触发器上而实现。当计数控制端（CT ）为低电平时，在CP 上升沿作用下Q0Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当计数方式控制（U /D）为低电平时进行加计数，当计数方式控制（U /D）为高电平时进行减计数。只有在CP 为高电平时CT 和U /D 才可以跳变190 有超前进位功能。当计数溢出时，进位/错位输出端（CO/BO）输出一个低电平脉冲，其宽度为CP 脉冲周期的高电平脉冲；行波时钟输出端（ RC ）输出一个宽度等于CP 低电平部分的低电平脉冲。利用 RC 端，可级联成N 位同步计数器。当采用并行CP控制时，则将RC 接到后一

9、级CT ；当采用并行CT 控制时，则将RC 接到后一级CP。引出端符号CO/BO 进位输出/错位输出端CP 时钟输入端（上升沿有效）CT 计数控制端（低电平有效）D0D3 并行数据输入端LD 异步并行置入控制端（低电平有效）Q0Q3 输出端RC 行波时钟输出端（低电平有效）U /D 加/减计数方式控制端74LS273：D1D8为数据输入口；Q1Q8为数据输出口CLK为触发时钟；CLR为数据清除端。74HC244：八同相三态缓冲器/线驱动器 74HC244芯片的功能如果输入的数据可以保持比较长的时间(比如键盘)，简单输入接口扩展通常使用的典型芯片为74HC244，由该芯片可构成三态数据缓冲器。7

10、4HC244芯片的引脚排列如图1所示。 由于AT的51系列单片机一般用并口进行编程，理论上可以直接用单片机的几根I/O口接并口线，但如果电路板没做好，可能会连带把计算机并口烧坏，所以要加个74HC244芯片隔离一下。 74HC244芯片的引脚 74HC244芯片使用说明74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1G和2G作为它们的选通工作信号。 当1G和2G都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当1G和2G都为高电平时，输出呈高阻态。 扩展阅读： 1 74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1G和2G作为它们的选通工作信号。当1G和2G都为低电平时，输

11、出端Y和输入端A状态相同；当1G和2G都为高电平时，输出呈高阻态。三、模块设计抢答模块：首先是用非锁死按键作为输入，通过接上拉电阻，把输入全部置1（即无输入状态）。把抢答的信号输入74hc148，经过编码后通过反相器再输入到74ls273，74ls273在得到74hc148选通输出信号时由低电平变为高电平，输入信号被输出并且锁死。再输出到数码管译码器和led灯。时钟信号产生器：用555定时器产生方波信号，通过设计合适的电阻比产生了不同的周期，占空比50%。倒计时模块：这里使用190十进制作为倒计时芯片，在倒计时为0时四输入或非门产生高电平使得计数器保持在0状态。而当置数位为低电平的时候，计数器

12、又会被置数为9。提前抢答提示和回答超时模块： 通过74HC244来选通LED灯的显示组别，当抢答还没开始前就抢答，则会选通红色显示灯并且显示相应的抢答组别，并且蜂鸣器会发出声音。当抢答开始后抢答，则会选通绿色显示灯并且显示相应的抢答组别，但是蜂鸣器不会发出声音。 四、组合优化进行线路布局，优化了链接，这样更加合适焊接电路，合理化一些线，这样减少跳线。五、软件模拟通过实验软件multisim模拟，整体设计的功能都能实现，包括抢答锁存，计时电路，组别显示电路，提前抢答和超时作答等功能。六、器件选择这个去小寨格买零件，选择都是抗干扰强的芯片。七、电路焊接在焊接这方面由于涉及的跳线非常多，所以用的跳线

13、很多，看起来不美观。但是在没有采用PCB板焊接电路的前提下，跳线时不可避免的，为了能够在焊接的时候不出现短路现象，使焊接简化，所以采用了多跳线方式进行焊接，目的是保证电路功能可以实现。因为芯片的引脚是不规则的，与仿真的引脚位置不一致的，所以在焊接的过程中要对照芯片的引脚图进行焊接。最终花了两天的时间焊接出来了。八、实验调试去实验室调试时，计时电路的两个数码管可以正常显示，而显示抢答组别得数码管的显示则一直为7，抢答信号也无法传送到显示器，蜂鸣器也不响，显示组别的LED灯也不会亮。最后经过多次检查发现是74LS273的锁存问题。74hc148选通输出提供的脉冲信号无法满足74LS273锁存所需要

14、的脉冲要求，使得输入信号还未到达，脉冲信号已经消失了，所以输入信号无法到达显示器。最后通过外加脉冲给74LS273实现了输入送出和锁存的功能。九、总结与心得体会：这个作品的优点在于其实现的功能齐全，原理简单。但在实验过程中出现了仿真跟实物调试相差太大，这是由于仿真的理想化条件和实物的差异所导致的。在这次课程设计中，确实让我们遇到了很多之前在理论基础课上没遇过的问题，当中有些问题对于我们来说很棘手，同时在解决这些问题过程中也学到了很多知识。锻炼了自己利用网络和书籍进行搜索和查阅资料的能力。也掌握了一些的芯片原理以及用途。更加熟练了Mutisim仿真软件的使用。另外，通过这次课程设计，让我深刻明白了动手实践能力和理论的差