西安邮电大学数字电路课程设计抢答器

西安邮电学院

数字电路课程设计报告书

——数字抢答器

学院名称：电子工程学院

学生姓名：8888

专业名称：电子信息工程

班级：电子8888班

实习时间：12月10日~12月21日

一．题目：数字抢答器

二．任务和要求：数字抢答器允许在规定的时间内进行抢答,可以数字显示抢答者的序号,并配有相应的灯光指示.对犯规的抢答者,除用灯光报警外,还应显示出犯规者的序号,若规定抢答时间已过,要求告示任何输入的抢答信号君无效,除非重新下达抢答命令.

1.此抢答器要求有四路，抢答后其余人抢答无效；

2．抢答时间为10秒，在此期间内的抢答视为有效，并用灯指示；

3．抢答开始前及计时结束后抢答无效，并用灯指示。

三．总体方案的选择：

四．单元电路的设计

1. 时钟电路

时钟电路采用555产生1Hz的脉冲信号，电路图如下：

VCC

2. 抢答锁存电路:

在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由75来实现，当74LS75的4，13号管角的信号为“0”时，它将保持原来的状态，拒绝之后接收到的任何输入信号，如此即可实现锁存。

74LS75真值表：

1C2C 3C4C Q

1 1 1

0 X 0

X 0 Qn

当有一组队员按下开关后，Q1’,Q2’,Q3’,Q4’中有一个信号为1，则它们四个通过与非门后的信号为1，在通过非门后，它变为0，送到75的1C2C,3C4C端口，保持状态不变，实现锁存功能。

译码电路：

当某个队员正常抢答上以后，要显示他的编码号，必须把该信号转换为二进制代码。其关系为：

Q1 Q2 Q3 Q4 A B C D

1 0 0 0 1 0 0 0

0 1 0 0 0 1 0 0

0 0 1 0 1 1 0 0

0 0 0 1 0 0 1 0

由上真值表知：

2Q

Q

=；C=Q4；D=0；

B•

=；3

A•

1Q

3

Q

综上可得到抢答锁存电路的电路图

3.计时电路：

计时电路采用161芯片，产生10秒的倒计时

161功能表如下：

f

g 状态转移图如下：

计时到0后，由主持人电路产生置数信号，使161载入初值0110.

电路图如下：

4. 计数器的译码显示电路：

两片74LS48的译码电路相同，连接图如下：

5. 控制电路

控制电路输入主持人电路的RESET ，START 信号，抢答器电路产生的S 信号，计时器产生的T 信号，输出各复位和使能信号。 电路图如下：

U5A

74LS00N

U11A 74LS08N

U5E 74LS04N

RESET

至75使能端

S

50

51

49

至抢答显示电路48的BI/RBO

T

52

53

至161的ENP

START

54

161的ENT

6.状态电路

状态电路用绿色发光二极管表示抢答有效，红色表示抢答无效。 A.当抢答开始并且及时未到0，抢答有效，绿灯亮 逻辑表达式为：F=START*T*S. 电路图如下：

0110 0111 1000 1001

1111 1010

1110 1101 1100 1011

S T

START

LED1

U11B 74LS08N

U11C 74LS08N

R15

330Ω

57

5655

58

B.当抢答未开时或计时已结束，抢答无效，红灯亮。

逻辑表达式为：F=T START S START T S S START ••=••+• 电路图如下：

S T

START U11D 74LS08N

R16

330Ω

LED2

U10B 74LS00N

61

6059

62

7.总体电路图

将个部分电路连好，得到下图：

8.心得体会：

在实习的过程中遇到的问题相当多，但问题主要体现在以下这几方面： （1）逻辑问题：主要是因为对电路的设计不够全面，但只要做好前期工作（画出功能表、真值表并进行仿真）一般可以避免。

（2）连线过程中的问题：如短路问题，串线问题。

对于短路问题通常用以下方法就可以解决：A 用万用表测量相对应的管脚是否连通；B 用万用表测量管脚电压是否正常；如：我们接入5v 电压后电路中每一元件的逻辑0应在0.5v 以下，逻辑1应在3v 以上；如果发现电压不合逻辑即可能出现

短路问题。

对于串线问题通常用以下方法就可以解决：A仔细对照连线图与实际电路，查找连线中是否有不应有的节点；在实际连线中我们经常因在线路板中插错行、列而引发串线问题。B用万用表测量管脚电压是否正常；如果发现电压不合逻辑即有可能出现串线问题。C可以通过电路反映出的现象推出串线的位置。

（3）布局问题：布局都于此次实习也是相当重要的，在做完脉冲电路、控制及显示电路后发现自己的布局很糟——计数电路剩余的地方太小了，从而后面的连线看起来相当混乱。

（4）芯片问题与面包板接触问题：一般在排除以上问题后可能就是芯片问题与面包板接触问题——一般是因为面包板接触不良或芯片已坏导致；如在连CP电路时经检查线路，逻辑都无错误时我怀疑是芯片有问题，于是戟老师给了我好几片555让我检查，在给的四片芯片中只有一片可以产生正常的脉冲。经分析问题很可能是因为只有那一片芯片的“脚”与面包板接触良好，因为其它的芯片在其它面包板上可以产生正常的脉冲（在其它模块中也遇到了类似的问题）——对于这样的问题我一般会在相应的洞洞添上细铜丝，在对芯片的管脚做相应的“处理”就行。当然在实习的过程中也遇到芯片坏了的问题——只须换一块好的芯片就解决了。

通过一周多的课程设计，我不仅加深了对数字电路知识的理解，而且学会了硬件电路的设计，仿真和检测的基本方法。

一直以来，不论是学习CPLD还是单片机，我都是通过软件编程来实现需要的功能，直到这次课程设计，我才体会到硬件设计远比软件编程复杂的多。刚开始设计的时候，一头雾水，不知道该从哪下手。不了解芯片的管脚定义，不知道芯片的驱动电压，不会设计芯片的外围电路，使设计陷入了僵局。通过上网查资料，一次又一次尝试，慢慢在软件上把电路搭起来。可是从软件仿真到硬件实现仍然不易。软件仿真毕竟是理想情况下的试验，而实际中会有各种各样的意外情况，例如电压不稳，元件性能不一等等都会影响最后的结果。

通过这次设计实习，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么。我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。

9.参考文献：

《数字电路课程设计》清华大学出版社

《数字电路实验》电子工业出版社

《数字电路逻辑设计》（第三版）高等教育出版社

《数字电子技术基础》陕西师范大学出版社

《数字电子技术基础》（第二版）高等教育出版社

西安邮电学院电子工程学院课程设计过程考核表