数字电子技术课程设计 4.docx
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数字电子技术课程设计 4.docx
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数字电子技术课程设计4
六路抢答器设计报告
题目:
六路抢答器的设计
课程:
数字电子技术
专业:
电气工程及其自动化
班级:
电气本一班
学号:
123456
姓名:
mmm
指导老师:
mou
完成日期:
2012.12.18
任务书
课程名称
数字电子技术
设计课题
六路抢答器
姓名
院系
机电工程学院电气工程系
班级
电气本一班
指导老师
设计任务
设计一个六路抢答器
设计的要求
1.抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛。
2.设置一个系统清零和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
3.抢答器具有锁存与显示功能。
4.抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定。
5.参赛选手在设定的时间内进行抢答,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间,并保持到主持人将系统清除为止。
6.如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
设计步骤
1.清楚地了解六路抢答器的原理。
2.画出原理图。
3.了解芯片的功能并选择试验中要用到的芯片。
4.利用multism软件将所选择的元件按照原理图连接成电路,检测无误后,仿真所设计的程序。
5.撰写实验报告。
设计计划
1.第一至四四天,查阅相关图书以及网站上的资料,了解六路抢答器的原理,并将原理图画出。
2.第五、六两天,安装multism软件,按照原理图上所需元件在软件中找到所有元件,并就图连接起来,仿真电路。
3.第七、八两天,检查并解决实验中出现的问题,核实符合设计要求后,且能正常工作,撰写实验报告。
4.第九天,将实验报告打印成册,上交。
1、设计的背景、目的、任务及要求……………………(3)
(一).课程设计的背景…………………………(3)
(二).课程设计的目的…………………………(3)
(二).课程设计的任务…………………………(3)
(三).课程设计的要求…………………………(3)
二、电路设计总方案及方框原理图………………………(4)
(一).电路设计总方案………………………(4)
(二).电路设计的方框原理图…………………(4)
3、电路元件功能表介绍…………………………………(5)
1.74LS48………………………………………(5)2.74LS148………………………………………(6)
3.74LS192………………………………………(6)
4.74LS279………………………………………(7)
5.555定时功能表………………………………(7)
4、电路模拟仿真…………………………………………(8)
1.总电路仿真……………………………………(8)
2.抢答电路仿真…………………………………(9)
3.倒计时电路仿真………………………………(9)
五、收获与体会……………………………………………(11)
六、仪表仪器明细清单……………………………………(12)
七、参考文献………………………………………………(14)
1、设计的背景、目的、任务及要求
(1).背景:
在一个学期的数字电子技术的学习中,我们学习了一些元器件的功能,现通过这些元器件制作、设计一个六路抢答器。
该设计就是针对各种要求设计的供6名选手参赛使用的数字式竞赛抢答器。
数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出;用控制电路和主持人开关启动报警电路,以上两部分组成主体电路。
通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路。
(2).目的:
学会使用multism软件进行电路仿真,用所学的芯片,结合所学的知识来制作六路抢答器,完成数字电子技术课程的设计。
(3).任务:
设计出一个符合要求的六路抢答器电路图,并用multism软件将电路图仿真,撰写实验报告书。
(4).要求:
1.抢答器同时供六位选手或者六个代表队比赛。
2.设置一个系统清零和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
3.抢答器具有锁存与显示功能。
4.抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间由主持人设定。
5.选手在设定时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手编号和抢答时间,并保持到主持人将系统清除为止。
6.如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时器上显示00.
二、电路设计总方案和方框原理图
(一)、电路设计总方案:
采用74LS148优先编码器分辨选手抢答的先后,通过RS锁存器74LS279锁存抢答者的编号,经过74LS48芯片译码驱动共阴极数码管显示以及555定时控制,74LS04芯片构成的报警电路,两片74LS192芯片来设计定是控制电路。
74LS148芯片的作用:
1.分辨选手操作按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用2.是其他编号选手按键无效3.设定时间内无人抢答则锁存电路,禁止该题再被抢答。
74LS192芯片的作用:
通过两片该芯片来实现设定时间的倒计时,在设定时间到达以后,由定时电路产生一个超时信号,用于标志时间已到。
555定时器芯片的作用:
555定时器组成多谐振荡器,通过计算合理配置元件参数,实现一秒脉冲的输出,从而实现定时控制。
(二)、方框原理图:
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。
选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能,所组成的电路图如下所示。
这个电路的工作原理过程:
当主持人控制开关S置于"清零"端时,RS触发器的R非端均为0,4个触发器输出(Q4—Q1)全部“置0”,使74LS48的BI的“非=0”,显示器灯灭;74LS148的选通输入端ST的“非=0”,使之处于工作状态,此时锁存电路不工作。
当主持人把开关S置于"开始"时,优先编码器和锁存电路同时处于工作状态,即抢答器处于等待工作状态,等待输入端的信号输入,当有选手将键按下时(如按下S5),74LS148的输出Y2Y1Y0的“非=010”,YEX的“非=0”,经RS锁存后,CTR=1,BI的“非=1”,74LS279处于工作状态,Q4Q3Q2=101,74LS48处于工作状态,经74LS148译码后,显示器显示为"5"。
此外,CTR=1,使74LS148的ST的非为高电平,74LS148处于禁止工作状态,封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时,74LS148的YEX的非为高电平,但由于CTR维持高电平不变,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以及抢答电路的准确性。
如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”,电路复位。
3、电路元件功能表介绍
(1)、74LS48:
(2)、74LS148
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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1
1
1
1
0
0
x
x
x
x
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x
x
0
0
0
0
0
1
0
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x
x
x
x
0
1
0
0
1
1
0
0
x
x
x
x
x
0
1
1
0
1
0
1
0
0
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x
x
x
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1
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1
0
1
1
1
0
0
x
x
x
0
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1
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1
1
0
0
1
0
0
x
x
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
x
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
(3)、74LS192
输入
输出
MR
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
×
×
d
c
b
a
d
c
b
a
0
1
1
×
×
×
×
加计数
0
1
1
×
×
×
×
减计数
(4)、74LS279
(5)、555定时器
4、电路模拟仿真
该电路完成六个功能:
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;三是主持人控制开始抢答和抢答后的清零;四是定时功能,由主持人控制开始抢答时间,在限定时间内抢答有效,有效时间内没有抢答,则不能够再进行抢答;五是声光报警功能,在选手没有在限定的时间内抢答,声光报警器则发出轰鸣,且发光二极管发光;六是显示电路功能,能够显示出抢答有效时间以及抢答选手的编号。
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?
清除"然后再进行下一轮抢答。
74LS148为8线-3线优先编码器,
节目主持人根据抢答题的难易程度,设定一次抢答的时间,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
时序控制电路是八路抢答器设计的关键,因为它要完成以下三项功能:
①主持人将控制开关拨到"开始"位置时,扬声器发声,抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。
②参赛选手按动抢答键时,扬声器发声,抢答电路和定时电路停止工作。
③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。
关于参数:
发声延迟0.5秒,fo=1.43/[(R1+2R2)C],权衡考虑到元器件的成本和74LS121的相关性质(下文有说明),最终选择的电阻值为R1=15K,R2=68K,C=10u。
整机电路的设计通过上面各单元电路的设计,可以画出设计的六路竞赛抢答器的设计的整机电路。
这部分电路我们是用由555定时器和三极管构成。
报警电路如下图所示。
其中555构成多谐振荡器,振荡频率fo=1.43/[(R1+2R2)C],其输出信号经三极管推动扬声器。
PR为控制信号,当PR为高电平时,多谐振荡器工作;而当PR为低电平时,电路停振。
NE555是时基集成电路,它在应用和工作方式上一般可归纳为3类。
每类工作方式又有很多个不同的电路。
在实际应用中,除了单一品种的电路外,还可组合出很多不同电路,如:
多个单稳、
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