八路选择器设计实验报告.docx
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八路选择器设计实验报告.docx
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八路选择器设计实验报告
课程设计报告
课题名称:
数字式八路抢答器
系名信息工程系
专业自动化
年级09
姓名潘振华
指导教师张海玮
一、设计任务和要求
1、抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮表示。
2、设置一个系统清零和抢答控制开关,该开关由主持人控制。
3、抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。
选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4、抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间为25秒。
当主持人启动"开始"键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。
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的时间,并保持到主持人将系统清零为止。
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.
1原理电路的设计
1.1基于74系列集成电路的抢答器设计
抢答器原理图
1.2单元电路设计
1.2.1抢答电路设计
如图3所示为抢答电路图。
电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。
该电路主要完成两个功能:
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(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。
工作过程:
开关S置于"清除"端时,RS触发器的R、S端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端=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,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,CTR=1,RBO=1,七段显示电路74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外,CTR=1,使74LS148优先编码工作标志端=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CTR=1,使优先编码工作标志端=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。
图3抢答电路图
1.2.2定时电路设计
如图4为定时电路。
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。
具体电路如图3-1所示。
两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。
74192的预置数控制端实现预置数,由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。
按键弹起后,计数器开始减法计数工作,并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG上,当有人抢答时,停止计数并显示此时的倒计时时间;如果没有人抢答,且倒计时时间到时,输出低电平到时序控制电路,控制报警电路报警,同时以后选手抢答无效。
1.2.3报警电路设计
报警电路图如图5所示,其中555定时器构成多谐振荡器。
其输出信号经三极管驱动扬声器。
PR为控制信号,当PR为高电平时,多谐振荡器工作,反之,电路停振。
图5报警电路图
1.2.4时序控制电路设计
时序控制电路如图6所示。
若当倒计时结束时依然无人抢答,则BO2输出低电平,封锁两个与非门,使脉冲信号不能输入,计时停止;抢答器输入使能端被封锁,无法再抢答。
若有一队抢答,则CTR输出高电平,经过非门变为低电平,封锁两个与非门,使脉冲信号不能输入,计时停止;抢答器输入使能端被封锁,无法再抢答。
图6时序控制电路
1.3整体电路设计及工作原理
整体电路如图7所示
1.4主要参数计算
脉冲发生电路:
(公式1)
取:
KΩ
KΩ
得:
10
报警电路:
取:
KΩ
KΩ得:
10
2电路的仿真
2.1抢答电路的仿真
抢答电路的仿真如图8所示:
图8抢答电路仿真图
此电路在仿真过程中需要注意在七段数码管和7448之间加上拉电阻,否则七段数码管无法显示。
其他功能满足要求。
开关接地时灭灯,开关打开时开始抢答。
当有一队抢答后,其他队伍抢答无效.满足设计要求。
2.2定时电路的仿真
定时电路仿真图如图9所示:
图9定时电路仿真图
开关闭合时置数14,开关打开时开始倒数计时,到00后停止,满足设计要求。
电路中加入了一个非门,是为了让抢答后,计数立即停止,不会因为脉冲多计一个数。
2.3脉冲发生电路的仿真
脉冲发生电路仿真图如图10所示:
图10脉冲发生电路仿真图
为了便于仿真,我将电阻的参数改小,以便让仿真软件能够仿真出波形,波形图如图11所示:
图11仿真波形
2.4报警电路的仿真
报警电路的仿真如图12所示:
图12报警电路仿真图
图中4号端可以控制报警电路的开关,条形管显示报警声的大小。
3性能测试数据
3.1抢答电路
主持人开关接地时灭灯,开关打开时可以抢答。
第一个队伍抢答后,其余队伍抢答无效。
3.2定时电路
开关闭合时置数30,开关打开时开始倒数计时,到00后停止。
3.3脉冲发生电路
能产生频率为1HZ的方波。
3.4报警电路
当计时停止时,能产生频率为4KHZ的报警声,并能被主持人的开关控制。
3.5综合分析
电路基本上能满足要求,此次设计成功。
但此电路只是在仿真上成功,在实际制作时可能还会遇到其他问题,需要进一步解决。
4主要芯片参数
4.174LS192引脚排列及功能表
CR
LD
CPU
CPD
功能
1
x
x
x
清零
0
1
x
x
置数
0
1
1
1
加计数器
0
1
1
1
减计数器
图4-374LS192引脚排列
图13表1
4.274LS279引脚排列
图14
4.374LS48引脚排列及功能表
表4-274LS148功能表
表2
4.474LS148引脚排列及功能表
图17
表3
4.5555定时器引脚排列
图18
6心得体会
本次的课程设计,是对所学的数电知识的一次综合应用,既考验了我的知识掌握程度,也锻炼了我的动手动脑能力。
设计中,我时常会遇到一些问题,经过查阅资料,请教一些学长,都一一解决,在此过程中我学会了许多新知识,对数电课程的学习也更有兴趣。
虽然此次课程设计花费了一番功夫,但却使我收获了许多。
无论是对设计方法的掌握,还是对仿真软件的学习,都有了一定得提高。
今后,我将更加努力学习数电课程,进一步提高自己
收获:
通过这次设计,我的理论知识掌握得更扎实,动手能力明显提高。
掌握了信号发生器的设计方法和测试技术;了解了单片函数发生器的工作原理和应用;学会了安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路系统;认识运用各个元件;对知识点有了更为深刻和直观的理解。
不足:
觉得自己还是有很多东西弄不太清楚。
在做仿真实验的时候也向老师请教了,还是有些地方或多后少有不同层次的问题,我觉得出现这些问题主要原因就是基础知识不牢固,对理论理解不够透彻,以致老是出现一些低级的错误。
通过这次试验,我的动手能力和对理论知识的理解都有了提高,带同时我也意识到自身的不足,对电路的检测和调试还不熟练,所以在以后的学习与实践中我一定会注意提高检查、排除电路故障的能力,争取在以后的实践中有更好的表现。
附录-元件清单
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- 关 键 词:
- 八路 选择器 设计 实验 报告