数字电路课程设计四路抢答器Word文档格式.docx
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组员:
指导教师:
数字电子技术课设——四路抢答器
一、设计题目
四路竞赛抢答器
二、设计目标
1、掌握四路竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。
2、熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
三、设计任务
1、抢答器参赛者分为4组,每组序号分别为1、2、3、4,按键SB0~SB3分别对应4个组,抢答者按动本组按键,组号立即在LED显示器上显示,同时封锁其他组的按键信号。
2、系统设置外部清除键,按动清除键,LED显示器自动清零灭灯。
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,该选手编号立即锁存,并在抢答显示器上显示该编号(LED显示),同时扬声器给出音响提示,封锁输入编码电路,禁止其他选手抢答。
抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
4、抢答器具有定时(30秒)抢答的功能。
当主持人按下开始按钮后,定时器开始计时,显示时间,若无人抢答,计时到30秒的时候,扬声器发出声响,声响持续1秒。
若参赛选手在30秒内有人抢答,扬声器响,同时LED灯亮,并保持到主持人将系统清零为止。
5、可用555定时器和一定数值的电阻和电容产生频率为1KHz的脉冲,作为触发器的CLK信号。
再经分频器输出秒脉冲作为定时器的CLK信号。
四、进度安排
序号
内容
时间
1
课题介绍
0.5学时
2
查找资料理论设计并仿真
2学时
3
安装、调试电路
4
技术指标测试
1学时
5
答辩
五、设计方案
1、所需电路元器件:
74LS74×
555定时器×
74LS160×
74LS20×
74LS00×
74LS04×
2、各芯片的引脚图及功能表
74LS74引脚图及其功能真值表
555定时器的引脚排列图
74LS160引脚图管脚图
74LS160的功能真值表
74LS20引脚图及其功能真值表
74LS00引脚图及其功能真值表
74LS04引脚图及其功能真值表
六、各部分电路设计原理
1、判别电路:
需要74LS74两个芯片,74LS20,74LS00,74LS04各一个,开关5个K1,K2,K3,K4,K5,1KHZ的脉冲,指示灯等,按照总体设计电路图(见七、总体电路分析设计四路及过程)连接,首先使每个芯片都正常工作,在第一个D触发器中,2接K1,12接K2,5和9分别接指示灯,6、8接到四输入的非门上,第二个D触发器中,2接K3,12接K4,5和9分别接指示灯,6、8也接到四输入的非门上,而两个D触发器中的1和13共四个口分别连在一起接开关K5,两个D触发器中3和11都连在一起,接出一根红线L1,然后在将74LS20的输出端接在74LS04的输入端,其中的输出端接74LS00输入一端,另一个输入端接1KHZ的脉冲,它的输出正好接在红线L1上,此时完成了抢答器。
2、计时电路:
(1)由1KHZ的脉冲分频1HZ的脉冲的制作:
需要74LS160三个芯片,1KH的脉冲和1HZ的脉冲,指示灯以及导线等,按照图连接,首先使每个芯片都正常工作,从右边往左开始分频,将三个芯片中的1,7,9,10分别接在VCC上,将最右边的2接在1KHZ的脉冲上,它的15接在中间160的2上,其中的15接在最左边的2上,其中的15接在指示灯上,再用一导线连在1HZ的脉冲上,另一端连在指示灯上,开始比较两个灯是否同时亮灭,如果同时,那么达到分频的效果了,否则检查线路。
(2)555定时器来得到1KHZ的脉冲
需要555定时芯片,电阻5.1千欧(两个),电容0.1U,还有一个未知电容等,按照图示连接,将1接地,4和20连在VCC上,在从VCC上连接到5.1K,再经过5.1K,再经过电容0.1U,最最后接地,分别将芯片中的19连在两电阻之间,6和2连在R2和电容0.1U之间,3接指示灯,再将一个1KHZ的脉冲连在指示灯,观察比较是否同时(其中时间很短暂,无法准确观察出来,但根据计算公式也能计算出来,要是有示波器,可以正确的比较出来)。
(3)计数
需要74LS160芯片(两个),显示器,74LS00芯片等,按照图示连接,首先使每个芯片正常工作,将左边一个7,9,10接在VCC上,将15接在右边的7,10上,它的9接在VCC上,两个的1接在VCC上,3,4,5,6接地,11,12,13,14分别按照高地位的顺序接在显示器上,右边的13,14在接在74LS00的两个输入端上,输出一端,再接下个与非门一端,另一端接1HZ的脉冲,它的输入端接在两个芯片的2端口上,观察计数器是否从0开始计数到30。
如果行,就说明计数成功了,否则检查电路。
3、声光显示电路:
抢答者按动抢答按钮,其对应的LED灯亮,蜂鸣器响。
LED显示器通过计时电路送入的1HZ脉冲计时,当经过30秒无人抢答时,蜂鸣器发生警报。
七、总体电路分析设计思路及过程
总体设计电路图
抢答器由D触发器为核心组成。
由四个触发器和门电路组成,K1、K2、K3、K4为抢答按钮,高电平有效。
K5为主持人的复位开关,低电平有效。
抢答前,主持人按下复位开关,将LED灯以及计时器清零。
等待抢答。
抢答时,若抢答按钮中有1路按下,则其对应的LED灯亮,并驱动蜂鸣器发声。
同时通过终止D触发器的CP脉冲来封锁他路抢答按钮的作用。
八、
四路抢答器框图
九、
一十、设计总结
数节课时的课程设计眼看尘埃落定。
在这次课程设计中我们经历了阶段性成功的喜悦,以及部分电路失败的绝望,陷入困境时的不知所措,重新投入的振作。
特别是,在最后阶段完成整体调试的时候,我组所制作的电路蜂鸣器在初始时刻便发声,且无法抢答。
当计时达到30秒时,蜂鸣器停止发声。
经过长时间的观察,我发现,我组电路的1——4路抢答按钮在初始时刻便被按下,当K5清零后,产生无法抢答的现象;
同时,判别电路给声光显示电路一个错误的信号,同门处输入长期为高电平,导致蜂鸣器在未抢答时发声。
这个错误和电路关系不大,但是却会导致一个实验的失败,从这次失误中我们明白,做实验就要人人真真,来不得一点马虎。
同时我们考虑,如何避免类似失误再次发生,是否能够通过修改电路设计来达到目的?
这些将是我们在接下来的学习和实践中解决的问题。
数电课程设计作为一个提高学生动手操作和设计能力的课程,让我们更好地掌握所学的数字电路知识,将理论应用到实践上去,在实验中寻找自己的不足。
在大学四年里,像这次一样动手制作的机会并不多。
通过这次的课设,我掌握了一些排查故障的方法,理清了自己的逻辑思维。
这些,给了我参加更多设计实践的兴趣和信心。
我相信,在以后的学习中,我将得到更大的进步。
一十一、参考文献
1、《数字电子技术实验(修订)》(电工电子实验中心)
2、《数字电子技术基础(第五版)》(清华大学电子学教研组)
3、nationalsemiconductor
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- 数字电路 课程设计 四路 抢答