数字电路课程设计-抢答器课程设计

（ 1） 开 关 阵 列 电 路 ： 抢 答 输 入解 锁 电 路（ 2） 触 发 锁 存 电 路 ： 抢 答 控 制（ 3） 编 码 器 ： 抢 答 者 序 号 编 码（ 4） 7段 显 示 译 码 器 ： 抢 答 结 果 译 码 驱 动（ 5） 数 码 显 示 器 ： 抢 答 结 果 显 示（ 6） 解 锁 电 路 ： 本 轮 抢 答 后 复 位 ， 以 便 进 入 下 一 轮 抢 答 1、 电 路 作 用2、 电 路 组 成 常 用 的 数 字 显 示 器 有 多 种 类 型 ， 按 显 示 方 式 分 ， 有 字 型 重 叠 式 、 点阵 式 、 分 段 式 等 。 按 发 光 物 质 分 ， 有 半 导 体 显 示 器 ， 又 称 发 光 二 极 管(LED)显 示 器 、 荧 光 显 示 器 、 液 晶 显 示 器 、 气 体 放 电 管 显 示 器 等 。 目前 应 用 最 广 泛 的 是 由 发 光 二 极 管 构 成 的 七 段 数 码 显 示 器 。七 段 数 码 显 示 器 就 是 将 七 个 发 光 二 极 管 （ 加 小 数 点 为 八 个 ） 按 一 定的 方 式 排 列 起 来 ， 七 段 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g（ 小 数 点 DP） 各 对 应 一个 发 光 二 极 管 ， 利 用 不 同 发 光 段 的 组 合 ， 显 示 不 同 的 阿 拉 伯 数 字 。 按 照 器 件 内 部 的 不 同 连 接 方 式 ， LED七 段 数 码 显 示 器 可 以 分 为 共 阳 和 共 阴 两 种 ，具 体 内 部 电 路 连 接 方 式 如 上 图 所 示 。 在 实 际 使 用 时 ， 为 了 避 免 LED因 为 工 作 电流 过 大 而 损 坏 ， 一 般 在 COM端 与 电 源 （ 共 阳 ） 或 地 （ 共 阴 ） 之 间 串 连 一 只 限 流电 阻 ， 该 电 阻 一 般 为 100欧 姆 （ 功 率 一 般 为 0.5W） 。COM COMa ab bc cd de ef fg gDP DP共 阳 共 阴 七 段 显 示 译 码 器 CD4511是 一 种 与 共 阴 极 数 字 显 示 器 配 合 使 用 的 集 成 显 示 译 码 驱动 器 ， 是 一 种 以 CMOS制 成 的 中 规 模 集 成 电 路 （ Medium-Scale Integrated Circuit，简 称 MSI） ， 它 的 功 能 是 将 输 入 的 4位 二 进 制 BCD码 转 换 成 显 示 器 所需 要 的 七 段 驱 动 信 号 a g， 它 与 共 阴 极 数 码 显 示 管 配 合 使 用 。 该 芯 片 为 DIP16封 装 （ Dual in-line Package ，简 称 DIP） ， 其 引 脚 分 布 如 下 图 所 示 ： B C LTVcc f g a b c d eGNDDLEBL ACD4511 LT BL 911001111001011 811111110001011 700001111110011 611111000110011 511011011010011 411001100010011 311001111100011 210110110100011 100001101000011 001111110000011 锁 存*111 灭0000000XxXXX01 81111111xxxxxx 0 显 示gfedcbaABCDLE B C LTVcc f g a b c d eGNDDLEBL ACD4511 思 考 ： 依 据 CD4511的 真 值 表 和 共 阴 LED数 码 管 ， 如 何 设计 数 码 管 显 示 电 路 ? 1、 电 路 作 用编 码 电 路 主 要 用 于 依 据 抢 答 者 的 抢 答 情 况 ， 对 其 进 行 编 码 ， 以 产 生满 足 显 示 电 路 所 需 要 的 对 应 于 抢 答 者 序 号 的 十 进 制 编 码 。2、 电 路 组 成在 实 际 电 路 设 计 过 程 中 ， 编 码 电 路 一 般 可 以 直 接 使 用 专 用 数 字 集 成电 路 ， 在 本 设 计 中 主 要 采 用 74LS147作 为 编 码 电 路 。 1、 芯 片 功 能 介 绍74LS147是DIP16封装，为10线-4线优先编码器，具备9路输入，输出为4位十进制编码。2、 真 值 表 3、 芯 片 引 脚 1、 芯 片 功 能 介 绍74LS147是DIP14封装，为6非门电路，可以实现对6路信号取反。2、 逻 辑 符 号 3、 芯 片 引 脚 1Y=1A， 其 余 以 此 类 推 。 1、 芯 片 使 用 注 意 事 项在本设计中，只需要使用8路，因此对多余的一个引脚必须进行处理，结合该芯片的真值表，对多余的引脚（10脚）进行处理（在数字电路中对多余引脚的处理方法一般为接地或者接电源的方法，需要视具体电路作不同的处理。）。该芯片的15脚为空余端子，在使用时可以不作任何处理。该 电 路 的 输 出 为 十 进制 编 码 的 反 码 ， 为 了 确 保 译 码 显 示 电 路 能 够 正 确 译 码 及 显 示 ， 在 实 际 电 路 中 还需 要 对 该 电 路 的 十 进 制 编 码 输 出 端 进 行 取 反 处 理 ， 一 般 在 其 每 个 输 出 端 接 一 个非 门 即 可 。2、 编 码 电 路 1、 电 路 作 用锁 存 电 路 主 要 用 于 对 抢 答 者 的 抢 答 信 息 进 行 锁 存 ， 以 确 保 电 路 只 响应 一 位 抢 答 者 的 抢 答 请 求 。 解 锁 电 路 主 要 用 于 在 本 轮 抢 答 后 ， 主 持 人解 除 本 轮 抢 答 信 息 ， 以 便 能 够 进 入 下 一 轮 抢 答 。2、 电 路 组 成在 实 际 电 路 设 计 过 程 中 ， 锁 存 电 路 一 般 可 以 直 接 使 用 触 发 器 构 成 ，该 电 路 有 别 于 前 面 使 用 的 数 字 集 成 电 路 。 该 电 路 的 输 出 不 经 取 决 于 电路 的 当 前 输 入 状 态 ， 还 与 电 路 的 上 一 个 状 态 有 关 ， 称 为 时 序 逻 辑 电 路（ 前 面 介 绍 的 为 组 合 逻 辑 电 路 ） 。 在 本 设 计 中 采 用 74LS373作 为 锁 存电 路 。 解 锁 电 路 主 要 对 锁 存 器 的 控 制 端 进 行 控 制 ， 为 不 影 响 锁 存 器 的 正 常工 作 ， 需 要 和 锁 存 电 路 共 同 控 制 锁 存 器 的 控 制 端 （ 借 助 于 或 门 电 路 实现 ） 。 1、 芯 片 功 能 介 绍74LS373是DIP20封装，8路锁存器，三态输出（0，1，高阻）。4、 内 部 结 构2、 芯 片 引 脚 3、 功 能 表 1、 芯 片 功 能 介 绍74LS30是DIP14封装，8输入与非门。5、 内 部 结 构2、 芯 片 引 脚 3、 功 能 表4、 逻 辑 关 系 1、 芯 片 功 能 介 绍74LS32是DIP14封装，4-2输入或门集成电路。5、 内 部 结 构2、 芯 片 引 脚 3、 功 能 表4、 逻 辑 关 系 1、 电 路 设 计 注 意 事 项为 可 靠 地 实 现 锁 存 器 的 锁 存 功 能 ， 需 要 对 锁 存 器 的 使 能 端 进 行 控 制 ， 主 要 借助 于 抢 答 信 号 对 74LS373的 使 能 端 进 行 控 制 （ 依 据 74LS373 的 11脚 的 控 制 特 性 ，锁 存 器 输 出 经 过 74LS30 后 控 制 。 ） 。 为 不 影 响 锁 存 电 路 的 正 常 工 作 ， 通 过 外 电路 产 生 一 个 高 电 平 和 抢 答 锁 存 信 号 相 或 之 后 控 制 74LS373 的 11脚 。2、 锁 存 及 解 锁 电 路 1、 电 路 作 用开 关 阵 列 电 路 主 要 用 于 对 提 供 抢 答 者 抢 答 手 段 ， 该 电 路 产 生 抢 答 开关 信 号 ， 为 锁 存 电 路 提 供 抢 答 开 关 信 号 。2、 电 路 组 成结 合 实 际 要 求 ， 该 电 路 主 要 由 开 关 及 上 拉 电 阻 构 成 。 1、 电 路 设 计 注 意 事 项结 合 锁 存 电 路 及 编 码 电 路 的 要 求 ， 在 待 抢 答 状 态 时 ， 开 关 阵 列 电 路 提 供 高 电平 信 号 ， 在 抢 答 者 抢 答 时 ， 对 应 的 抢 答 信 号 应 当 为 低 电 平 。2、 开 关 阵 列 电 路 结 合 整 体 电 路 框 图 ， 设 计 整 体 电 路 并 绘 图 。绘 图 时 不 要 忘 记 集 成 电 路 的 电 源 及 接 地 引 脚 的正 确 连 接 。 名称型号（规格）数量按键不带锁8集成电路74LS373 1 74LS30 1 74LS32 1 74LS04 1 CD4511 1 74HC147 1LED数码管单字共阴1电阻100/0.25W 1 10K/0.25W 8 510/0.25W 1集成电路插座DIP14 3 DIP16 2 DIP20 1 DIP24 1 1.电 源 线 与 地 线 的 颜 色 要 有 区 分 ： 电 源 （ 红 线 ） ， 地 线 （ 黑 线 ） 。 其 余 （ 白 线 或 者 其 他 颜 色 ，但 是 不 能 是 红 色 和 黑 色 ）2.做 到 横 平 竖 直 ， 紧 贴 PCB板 。 包 括 元 器 件 也 紧 贴 印 制 板 （ 贴 底 焊 ） ， 集 成 电 路 首 先 焊 接 插 座 ， 插 座 焊 好 后 ， 将 集 成电 路 直 接 装 入 集 成 电 路 插 座 即 可 。3.线 与 线 不 能 交 叉 。4.尽 可 能 不 要 在 焊 接 面 布 线 。5.焊 点 均 匀 饱 满 ， 不 虚 焊 、 不 漏 焊 。6.按 键 及 LED数 码 管 的 放 置 要 符 合 常 规 使 用 习 惯 。 1.首 先 装 配 译 码 驱 动 及 显 示 电 路 ， 并 完 成 该 部 分 电 路 的 测 试 ；2.装 配 译 码 电 路 ， 并 完 成 该 部 分 电 路 的 测 试 ；3.开 关 阵 列 、 锁 存 及 解 锁 部 分 ， 并 完 成 该 部 分 电 路 的 测 试 。 在 电 子 制 作 中 ， 元 器 件 的 连 接 处 需 要 焊 接 。 焊 接 的 质 量 对 制 作 的 质 量 影 响极 大 。 所 以 ， 学 习 电 子 制 作 技 术 ， 必 须 掌 握 焊 接 技 术 ， 练 好 焊 接 基 本 功 。1.焊 接 准 备 : 清 理 工 作 台 、 准 备 好 焊 料 、 焊 剂 、 镊 子 、 剪 刀 等 必 备 工 具 .特 别 是 准 备 好 烙铁 。 (功 率 合 适 、 调 整 好 电 烙 铁 的 温 度 、 使 烙 铁 头 始 终 处 于 吃 锡 状 态 ) 1)元 器 件 引 出 脚 上 锡 。 2)手 工 焊 接 的 基 本 步 骤 。 1、 当 无 人 抢 答 器 ， 数 码 管 应 显 示 “ 0” 。2、 1 8开 关 分 别 按 下 时 分 别 有 “ 1 8” 的 数 码 显 示 ， 并有 锁 存 功 能 。3、 具 有 解 锁 功 能 ， 当 按 下 解 锁 健 时 ， 八 人 抢 答 器 应 能 解锁 。 一 、 前 言二 、 八 人 抢 答 器 的 设 计 与 制 作 1、 八 人 抢 答 器 的 设 计 指 标 2、 八 人 抢 答 器 的 工 作 原 理 3、 八 人 抢 答 器 的 器 件 选 择 4、 测 试 记 录 5、 出 现 问 题 、 解 决 方 法 、 分 析 原 因三 、 数 字 电 路 课 程 设 计 小 结