数电课程设计-四人抢答器

1、院 课 程 设 计 任 务 书设计题目电子信息工程2010 级1 班 5月月月月年5月日年5月日摘 要：设计了一个四人抢答器控制电路，该电路具有计时起点与抢答命令主持人发布抢答命令后，第一抢答者按下抢答键后，电路应记下第一抢答者的组别，并封锁其他各组的抢答信号；用扬声器提示第一抢答者产生；用发 4D 触发器（74LS17574LS00，四输入双与门（74LS21555 定时器实现；报警电路用上拉电阻，发光二极管和蜂鸣器组合来实现；显示电路74LS47 555定时器和十进制加减计数器（74LS192）来实现。利用Multisim 10对设计的电路进行仿真，可以得到设计要求的结果。关键词： 四人抢

2、答器；抢答信号；声光报警；定时电路目 录1.设计背景 11.1学习并进一步了解数字电路11.2 脉冲发生电路基本构成及作用 12.设计方案 12.1 任务分析12.2 方案论证13.方案实施 23.1 原理图设计23.2 电路仿真53.3 PCB制作63.4 安装与调试 64.结果与结论 75.收获与致谢 76.参考文献 87.附件 97.1 电路原理图97.2 PCB 布线图107.3 元器件清单10 1.1学习并进一步了解数字电路学习了数字电子技术基础，了解数字电路中的门电路、组合逻辑电路、触发器、时它一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。于实践，更加清楚的明白了各个器件

3、的功能和用法（包括接口技术），使我们具备了一定的数字电路设计的能力。也为各种器件的综合运用打下了基础。1.2脉冲发生电路基本构成及作用脉冲发生电路是数字电路系统中的核心，根据系统的要求首先确定主时钟的频率，通过调节电路中电容电阻值，来调节出我们需要的时钟脉冲。在时钟脉冲及经分频后形 555 定时器构成的多谐振荡器提供倒计时脉冲和扫描电路的脉冲。 2.1任务分析任务是一个四人抢答器：它分为脉冲、报警、抢答、计时、显示等几部分组成。我电路。首先我们要分析各个模块要实现它的功能需要哪些器件，然后再思考怎样连接这些器件。最后通过逻辑分析设计如何实现其整体功能。2.2方案论证1、怎样得到所需脉冲？我们采

4、用了用555 定时器构成的多谐振荡器，通过调节与它相连的电容和电阻值来得到我们想要的频率（采用 555 向导做的）、报警如何实现？由于要求是声光报警，我们采用的是发光二极管和蜂鸣器并联的形式，当有高电平时发光二极管和蜂鸣器同时工作，就实现了声光报警。3 、如何显示倒计时？我们采用七段共阳极的数码管，用 74LS47 来驱动数码管显示数字。4 、计时部分如何实现？首先要有一个脉冲信号（555 定时器构成的多谐振荡器）调节它的频率为，来得到我们所1此时间用显示电路显示就实现了计时功能。5、抢答部分如何实现第一抢答者按下抢答键后，电路应记下第一抢答者的组别，并封锁其他各组的抢答信号？首先需要四个独立

5、的按键开关供四位抢答者用，其次要想锁存信号就用 4D 触发器来实现，最后，要想达到第一抢答者按下抢答键后，电路应记下第一抢答者的组别，并封锁其他各组的抢答信号，我们采用的是四输入双与门来判断是否有人抢答，用一个555 定时器构成的多谐振荡器的脉冲与四输入双与门经与门后连到 4D 触发器的 振荡器脉冲的输入所以电路在不断的扫描是否有人抢答，直到有人抢答后 CLK 被锁，第一个抢答者的信号也被锁存住，再有其它信号来时 4D 触发器就不会工作来锁存其它信号了。 图1 2图2 表 1 555 定时器的功能表输 入RD3、报警电路设计图3 由时钟电路由555定时器组成的多谐振荡器发出1Hz的时钟脉冲接至

6、预置数为9的计数器 74LS192 0 D触发器的 CLK端，从74LS74 的Q的端口输出低电平。将此低电平信号与1Hz 的时钟脉冲经过与非门连接到倒计时脉冲输入端，从而封锁了倒计时模块。整个过程恰好实现4抢答电路的四个抢答开关接至 4D 触发器的四个输入端，由 555 定时器构成的多谐振荡器发出高频脉冲信号接触发器的脉冲输入端。当有抢答开关闭合时，触发器将其信 Q LEDQ端口输出低电平和高频脉冲信号经过两个与非门后接至 4D 触发器的 CLK 脉冲输入端，使得 CLK 端一直为低电平，从而封锁了抢答电路，实现了只有第一个抢答信号有效。 Multisim 件要求的系统整体逻辑电路图。系统整

7、体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。验证结果表明完全符合电路的设计要求。即主持人开关闭合时，开始进行倒计时，当有人抢答时，对应的 LED发光二极管亮，并出现相应的报警。完成总体设计的要求。51、单位采用公制单位（mm2、电源线和地线采用 0.6mm,如果从两个焊盘中间穿过时用 0.4mm。.3、信号线采用 0.5mm。如果从两个焊盘中间穿过时用 0.4mm。4、焊盘的内径用0.9mm X方向1.6 Y方向2.0mm，或是 X方向 2.0 mm，Y 方向 1.6mm。5、过孔的大小和焊盘的设置一样。安装元件时极性不要接反例如发光二极管，极性电容，蜂鸣器等。还有集成器件也应注意

8、，不要插反。电路焊制过程中不要和铜融合以防止短路，另外本次试验中时钟脉6 PCB板上的电路接法相吻合。电路完成安装后，进行第一次调试，发现电路工作不稳定，仔细检查后发现电路中存在短路。认为是铜和焊锡少量接触，于是吸锡后重新焊接，进行调试后成功。进行调试发现电路工作状态不稳定，有些功能时好时坏 ，又经反复调试后经分析发现是 2D触发器的问题，它影响倒计时，使得倒计时变快，并且使得抢答失去锁存功能。将 2D触发器去掉后倒计时恢复正常，抢答功能也恢复正常。又反复检查 2D触发器的 CLR Q端就是高电平，就出现声光报警 。经多次调试后发现是接触不良造成的，只有多次调节主持人开关才能使电路正常工作。4

9、. Multisim 也能实现，按照仿真电路画DXP 的原理图，并且仿真成功。然后成功导入PCB，并正确进行布线，成功制成电路板。正确安装上元器件后进行电路调试电路出现不正常状态，经检查后发现板子上有一处短线。故障排除后电路正常工作了一次然后又不正常了。然后又进行调试发现电路工作状态不稳定，有些功能时好时坏 ，又经反复调试后经分析发现是 2D触发器的问题，它影响倒计时，使得倒计时变快，并且使得抢答失去锁存功能。将 2D触发器去掉后倒计时恢复正常，抢答功能也恢复正常。又反复检查电路无误后，经分析我们认为是 2D触发器的 CLR清零端没有起到清零作用，刚上电 Q端就是高电平，就出现声光报警 。 经

10、多次调试后发现是接触不良造成的，只有多次调节主持人开关才能使电路正常工作。 最终没能够稳定的达到设计的要求的效果。 经过两个星期的电子技术课程设计，虽然短暂但是让我得到多方面的提高：1、这次课程设计我们采用三人一组，让我们学会了团结一致，在交流中取得进步，从问题中提高自己。2、让我学会了 multisim 和 DXP 的运用为以后的学习打下了基础。3、让我学会了科学地分析实际问题，在与小组成员成员和小组之间交流的过程中，打破了我的思维局限，开拓了视野。4、在设计和制作的过程中也培养了我认真严谨的态度，因为任何一个环节出错都有可能导致失败。5、通过数电课程设计让我对数电有了更深的认识，提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。7的了解。6、我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，在实践中学习，让我对所学的知识有了更深刻的理解。 7、让我认识到了数电的学习不是纸上谈兵，应该在实践中学习，在学习中联系实际增强自己的动手能力。感谢老师在课程设计中给我们的