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数电大作业2
贵州航天职业技术学院
数字电路课程设计报告书
课题名称
数字抢答器的设计
姓名
罗永建
学号
A103GZ042030116
院、系、部
电子系
专业
通信技术
指导教师
刘旭梅
2011年11月02日
数字抢答器的设计
1设计目的
(1)熟悉集成电路的引脚安排。
(2)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
(3)了解面包板结构及其接线方法。
(4)了解数字抢答器的组成及工作原理。
(5)熟悉数字抢答器的设计与制作。
2设计思路
(1)设计抢答器电路。
(2)设计可预置时间的定时电路。
(3)设计报警电路。
(4)设计时序控制电路。
3设计过程
3.1方案论证
数字抢答器总体方框图如图1所示。
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、扬声器提示。
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。
3.2电路设计
抢答器电路如图2所示。
图2数字抢答器电路
该电路完成两个功能:
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。
工作过程:
开关S置于“清除”端时,RS触发器的
端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的
=0,使之处于工作状态。
当开关S置于“开始”时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将键按下时(如按下S5),74LS148的输出
经RS锁存后,1Q=1,
=1,74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外,1Q=1,使74LS148
=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时,74LS148的
此时由于仍为1Q=1,使
=1,所以74LS148仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。
如有再次抢答需由主持人将S开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。
4芯片功能介绍
4.174ls148
74ls148管脚图
74ls148优先编码器管脚功能介绍:
为16脚的集成芯片,电源是VCC(16) GND(8),I0—I7为输入信号,A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号,IE是使能输入端,OE是使能输出端,GS为片优先编码输出端。
74ls148逻辑图及表达式
使能端OE(芯片是否启用)的逻辑方程:
OE=I0·I1·I2·I3·I4·I5·I6·I7·IE
当OE输入IE=1时,禁止编码、输出(反码):
A2,A1,A0为全1。
当OE输入IE=0时,允许编码,在I0~I7输入中,输入I7优先级最高,其余依次为:
I6,I5,I4,I3,I2,I0,I0等级排列。
输入
输出
EI
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
A2
A1
A0
GS
EO
1
x
x
x
x
x
x
x
x
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
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0
x
x
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0
0
0
0
0
1
0
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0
0
1
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0
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x
x
x
0
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x
x
0
1
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0
x
x
0
1
1
1
1
1
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1
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x
0
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1
1
1
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1
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1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
4.274ls279
四/R-/S锁存器简要说明:
279为四个/R-/S锁存器,共有54/74279和54/74LS279两种线路结构型式,
其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别):
型号
tPD
PD
54279/74279
12ns
90mW
54LS279/74LS279
12ns
19mW
四个锁存器中有2个具有2个置位端(/SA,/SB)。
当/S为低电平,/R为高电平时,输出端Q为高电平。
当/S为高电平,/R
为低电平时,Q为低电平。
当/S和/R均为高电平时,Q被锁存在已建立的电平。
当/S和/R均为低电平时,Q为不稳定的高电平状态。
对/SA和/SB,/S的低电平表示/SA和/SB只要有一个为低电平,/S的高电平表
示/SA和/SB均为高电平。
引出端符号:
1Q~4Q输出端
/1S~/4S置位端(低电平有效)
/1R~/4R复位端(低电平有效)
外部管腿图:
逻辑图:
真值表:
4.374ls48
74ls48外部管脚图
74ls48逻辑图
功能表:
输出样式
极限值
电源电压………………………………………….7V
输入电压
54/7448…………………………………5.5V
54/74LS48………………………….7V
工作环境温度
54XXX………………………………….-55~125℃
74XXX…………………………………0~70℃
存储温度………………………………….-65~150℃
5系统调试与结果
(1)组装调试抢答器电路。
(2)可预置时间的定时电路,并进行组装和调试。
当输人1Hz的时钟脉冲信号时,要求电路能进行减计时,当减计时到零时,能输出低电平有效的定时时间到信号。
(3)调试报警电路。
(4)定时抢答器的联调,注意各部分电路之间的时序配合关系。
然后检查电路各部分的功能,使其满足设计要求。
6主要仪器与设备
电源:
5伏电源一个
电阻:
10k欧姆(9个)470欧姆(1个)
其它:
面包板(1块)74ls148、74ls279、74ls48芯片各一块
复位开关9个发光二极管1个
七段显示数码管一个导线若干
7数字电路课程设计心得
经过两周的设计和制作,不但巩固了数电的大部分知识,增加了同学之间的友情,提高了电路设计的水平,而且使我们更容易发现制作中出现的问题并加以解决。
培养了我的设计思维,增加了实际操作能力
在制作面包板时要有耐心、要细心。
制作时会出现很多问题会影响面包板的效果和功能。
如在插装导线时一定要使导线牢固不摇动,摇动的导线会影响导电性能。
在插装元器件时也要使元器件牢固不能摇动。
在把导线和元器件插装完成后,要检查导线和元器件是否连通。
检查的方法是用万用表调到二极管档(当连通时灯亮并鸣叫)按照电路图测试芯片管脚到管脚、管脚到元件脚、电源正极到要接电源的元件脚或芯片管脚、电源负极到要接电源负极的元件脚或芯片管脚之间是否连通。
若没有连通,检查问题并解决。
在测试电路时,有可能出现数字不全、乱码等。
解决办法先给芯片上电让其正常工作,若还是没有解决,检查元件是否能正常工作。
对于不能确定是否有问题的元件或芯片,更换其它的相同型号的在进行测试。
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