四路抢答器电子课程设计报告.docx
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四路抢答器电子课程设计报告.docx
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四路抢答器电子课程设计报告
四路抢答器
电子课程设计报告
姓名:
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班级:
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学号:
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教师:
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目录
1.设计要求
2.抢答器的功能要求
3.电路工作原理(设计思路)
4.元电路设计参数计算及元器件选择
5.完整电路图
6.元器件清单
7.结论与心得
8.参考文献
四路抢答器
一、设计要求
该电路的根本任务是准确的判断出第一抢答者的信号并将其锁存。
实现这一功能可用触发器和锁存器等。
在得到第一信号后应立即将电路的输入封锁,即使其他组再次发出抢答信号也无效。
同时还必须注意,第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。
当电路形成第一抢答信号之后,用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别,也可以用发光二级管直接指示出组别。
二、抢答器的功能要求
基本功能
(1)抢答器同时供4名选手比赛,分别用4个按钮数字键1~4表示。
(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
用来控制系统清零(既编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
(3)抢答器具有锁存与显示功能。
即抢答开始后,选手按动按钮,锁存相应的编号,并在编号显示器上显示该编号。
同时封锁输入编码电路,禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
扩展功能
(1)抢答器具有定时抢答功能。
要求定时器开始倒计时,并用定时显示器显示倒计时时间。
(2)参赛选手在设定时间(9秒)内抢答,抢答有效,同时定时器停止倒计时,编号显示器上显示选手的编号,定时显示器上显示剩余抢答时间,并保持到主持人将系统清零为止。
三、电路工作原理(设计思路)
1、抢答电路设计
抢答电路的功能有两个:
一是能分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;二是要使其他选手的按键操作无效。
选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能。
抢答部分电路图如下:
2、定时电路设计
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,可以选用十进制同步加/减计数器74LSl92进行设计,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
定时部分电路图如下:
四、元电路设计参数计算及元器件选择
1、编码器
74LS148的功能真值表
74LS148是一个八线——三线优先级编码器,其中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。
当使能输入IE=1时,禁止编码、输出(反码):
A2,A1,A0为全1。
当使能输入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。
GS为片优先编码输出端,它在允许编码(IE=0),且有编码输入信号时为0;若允许编码而无编码输入信号时为1;在不允许编码(IE=1)时,它也为1。
GS=0表示“电路工作,而且有编码输入”。
OE只在允许编码(IE=0),而本片又没有编码输入时为0。
2、锁存器
74LS279是四个基本RS触发器,输入的是R非、S非。
当S非端输入0,R非端输入0,则Q为1。
当S非端输入0,R非端输入1,则Q为1。
当S非端输入1,R非端输入0,则Q为0。
S非端输入1,当R非端输入1,则Q为保持。
工作过程:
开关S置于“清除”端时,RS触发器的S端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148=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3),74LS148的输出经RS锁存后,1Q=1,74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=011,经译码显示为"3"。
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74LS148=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。
3、计数器
A—D:
并行数据输入端
QA—QD:
数据输出端
UP:
加法计数器脉冲输入端
DOWN:
减法计数脉冲输入端
CLR:
异步置0端(高电平有效)
~LOAD:
置数控制端(低电平有效)
~CO:
加法计数时,进位输出端(低电平有效)
~BO:
减法计数时,借位输出端(低电平有效)
74LS192具有:
双时钟十进制可逆计数功能,并具有清除和置数等功能。
A端D端接电源,处于高电平,B端C端接地,处于地电平,使输入为1001,十进制为9。
LOAD端由主持人控制,开关闭合时,LOAD接地,处于低电平,重新置数,为ABCD所输入的9。
利用一个74LS10D与非门实现此分电路为减法计数器。
当信号由1向0跳变时,此时,LOAD端为9,该电路置9,电路重新计数,实现9进制倒计时功能。
4、显示器
此模块主要是由74LS48译码器和共阴极七段LED显示器组成。
一部分是通过锁存器加到译码器,从而实现共阴极七段LED显示器显示抢答选手编号;另一部分是通过计数器加到译码器,从而实现共阴极七段LED显示器从9递减到0的计数显示功能。
1、共阴极七段LED显示器
共阴极七段LED显示器是较常用的显示数码管,但在使用时要注意的是,
看清楚自己用的数码管是共阴极还是共阳极的,最好在使用前用万用表测一下它的极性,其管脚图如下图所示,如果为共阴极的,其管脚COM端接地;如果为共阳极的,起管脚COM段要接高电平。
2、74LS48,七段显示译码器
A-D:
译码地址输入端
OA-OG:
译码地址输出端
BI/RBO:
消隐输入(低电平有效)/脉冲消隐输出(低电平有效)
LT:
灯测试输入端(低电平有效,当
=0时,数码管的七段应全亮,与输入的译码信号无关。
本输入端用于测试数码管的好坏)
RBI:
脉冲消隐输入端(低电平有效)
74LS48真值表
显示电路:
显示编号部分倒计时部分
5、555单稳态触发器与555多谐震荡器
单稳态触发器
无触发信号时电路工作在稳定状态,当UI受到下降脉冲时,触发器由0变为1,但此状态不稳定,会根据电阻与电容的大小回复稳定状态。
根据此特点来做为此电路中的定时器
多谐震荡器
在电容UC充电与放电的过程与比较器C1在1、0之间跳变的过程的作用下,电路会在两个暂稳态之间来回翻转—振荡,因此产生矩形脉冲。
根据此特点为此电路产生秒脉冲
五、完整电路图
六、元器件清单
件序号
型号
数量
主要参数
备注
1
74LS148
1
2
74LS479
2
3
74LS48
2
4
74LS192
1
5
555
2
6
74LS10(与非门)
1
7
74ALS04(非门)
1
8
共阴极七段LED显示器
2
9
发光二极管
2
10
开关
6
11
电容
4
2个10nF,2个2uF
12
电阻
6
1K,2K,3K,5K,510
七、结论与心得
本次设计是本人第一次运用数字电路模拟实际的东西。
因而在许多方面都还不熟练,不如说对一些元器件的功能还不完全了解,不能熟练运用,因而不能完全的一次性设计好该电路。
不过通过本次的课程设计我学到了学多的知识,学会了Multisim的一些基本使用方法,培养了我们独立思考问题解决问题的能力,加深了我们对数电、模电知识的理解,巩固了我们的学习知识,有助于我们今后的学习。
总之,在这次的课程设计过程中,我收获了很多,即为我的以后学习设计有很大的帮助,也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。
八、参考文献
《电子电路实验及应用课题设计》中国科学技术大学出版社
《数字逻辑基础》复旦大学出版社
《数字电子技术基础简明教程》高等教育出版社
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