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数字抢答器 主讲 刘林真邮箱 l lz 目录 一 概述二 设计要求三 设计方案四 电路中各器件的功能五 抢答器主要单元电路设计 一 概述 1 课程设计的基本任务任务 培养学生对数字集成电路应用方面的综合实践技能 掌握综合运用理论知识以解决实际问题的能力 包括 电路设计 安装 调试 整理资料 书写报告 答辩 2 课程设计的基本要求 1 初步掌握数字逻辑电路分析和设计的基本方法根据任务和指标 确定电路方案选择元件 安装电路 反复试验 改进方案分析结果 写出设计总结报告2 掌握制作电子产品的基本技能安装 布线 调试等基本技能 常用仪器的正确使用 3 课程设计的步骤和方法 1 方案设计明确待设计系统的总体方案 应通过相关书籍及互联网等充分查阅相关资料 设计并实施各个单元电路 尽可能采用中 大规模集成电路 减少连线 提高可靠性 降成本 组装单元电路成待设计系统 详细考虑各单元之间的连接问题 时序上协调一致的问题 电气特性上的匹配问题 竞争 冒险及电路的自启动问题 课程设计的步骤和方法 2 方案试验安装 一丝不苟 认真仔细 注意集成块方向 注意连线错 漏接 注意电源和接地线等 调试 第一步 各独立单元电路调试 可人为设定各单元电路的触发和控制信号 以达到项目要求 第二步 将控制电路与系统主电路中各个功能部件联接起来 进行电路统调 课程设计的步骤和方法 故障排除 理论与实践相结合 以查找故障所在 常见故障有 接触不良 接线错误 器件本身损坏 多余控制输入端未正确处理 设计上有缺陷 寻找故障的常用方法有 观察法 信号注入替代法 信号寻迹法 电路替代法 分段测试法 单步检查法 多步检查法 逻辑分析仪 3 总结鉴定考核是否达到规定指标 同时写出设计总结报告 1 报告名称2 内容摘要3 设计内容及要求4 方案比较 画出系统框图 确定使用的方案5 单元电路设计 参数计算 器件选择 单元电路工作原理 6 画出完整的电路图7 安装调试内容 具体见指导书 8 总结设计电路的特点和方案优缺点 提出改进意见9 列出所用的元器件10 列出参考文献 课程设计总结报告 二 设计要求 给定的主要器件 74LS148 74LS279 74LS48 74LS192 NE555 74LS00 74LS121 74LS11 共阴显示器基本功能 1 设计一个智力竞赛抢答器 可同时供8名选手或8个代表队参赛 他们的选号分别是0 1 2 3 4 5 6 7 各用一个抢答按钮 按钮的编号对应分别是S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 2 给节目主持人设置一个控制开关 用来控制系统的清零 编号显示数码管灭灯 和抢答器的开始 3 抢答器具有数据锁存和显示的功能 抢答开始后 若有选手按动抢答按钮 编号立即锁存 并在LED数码管上显示出选手的编号 此外 要封锁输入电路 禁止其他选手抢答 优先抢答选手的编号一直保持主持人将系统清零为止 扩展功能 1 抢答器具有定时抢答的功能 且一次抢答的时间可以由主持人设定 如30秒 当节目支持人启动 开始 键后 要求定时器立即减计时 并用显示器显示 2 参加选手在设定的时间内抢答 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时刻的时间 并保持到主持人将系统清零为止 3 如果定时抢答的时间已到 却没有选手抢答时 本次抢答无效 系统短暂报警 并封锁输入电路 禁止选手超时后抢答 时间显示器上显示00 三 设计方案 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 定时器显示设定时间 主持人将开关置于 开始 状态 宣布 开始 抢答器工作 定时器倒计时 扬声器给出声响提示 选手在定时时间内抢答时 抢答器完成 优先判断 编号锁存 编号显示 当一轮抢答之后 定时器停止 禁止二次抢答 定时器显示剩余时间 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 四 电路中各器件的功能 1 集成优先编码器74LS148优先编码器既在同一时间内 当有多个输入信号请求编码时 只对优先级别高的信号进行编码的逻辑电路 称为优先编码器 2 四锁存器74LS279对和 的低电平表示和只要有一个为低电平 的高电平表示和均为高电平 3 七段显示译码驱动器74LS48 七段显示译码器7448是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器 a 共阴极连接方式 b 共阳极连接方式 4 显示器 LED数码管是将电信号转换为光信号的固体显示器件 5 集成计数器74LS192 74LS192是同步可逆计数器 具有双时钟输入 并具有清除和置数等功能 74LS192逻辑功能表 各引脚功能符号的意义 D0 D3 并行数据输入端Q0 Q3 数据输出端CU 加法计数脉冲输入端CD 减法计数脉冲输入端CR 异步置0端 高电平有效 置数控制端 低电平有效 加法计数时 进位输出端 1001状态后负脉冲输出 减法计数时 借位输出端 0000状态后负脉冲输出 6 74LS00 74LS00与非门是一种能实现 与非 运算的逻辑电路 逻辑函数式表示如 逻辑符号 引脚图 逻辑功能 7 74LS11 74LS11逻辑函数式表示如 8 NE555 NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路 给其他的电路提供时序脉冲 555定时器的功能表 1 15K 68K 9 74LS04单输入非门 10 面包板的使用 1 抢答器电路的设计该部分电路要完成两个功能 一是分辨出选手按键的先后 并锁存优先抢答者的编号 同时译码显示电路显示编号 二是禁止其他选手按键操作无效 五 主要单元电路的设计 2 定时电路的设计由节目主持人根据抢答器的难易程度 设定一次抢答时间 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 可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计 3 报警电路的设计555构成多谐振荡器 当4引脚为高电平 多谐振荡器工作 当4引脚为低电平时 电路停振 时序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 抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态 当参赛选手按动抢答键时 抢答电路和定时电路停止工作 当设定的抢答时间到 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 4 时序控制电路的设计 5 计分器