西电数电大作业

西电数电大作业

-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

数电作业设计报告

一、八人抢答电路

设计要求：

1.抢答器编号1到8，相应的抢答器被按下时其编号会在数码管上显示，此时其他抢答器的操作将被封锁；

2.具有每次抢答之前的手动清零功能；

3.清零后新一轮抢答开始，倒计时30秒，若30内无抢答器被按下，则红灯亮一下示意此次抢答无效；

具体结构展示：

1）抢答电路如图：

初始状态：

按下抢答器按键后：

按下清零按键后：

首先将八个抢答器的状态等效一组状态码，采用74LS148（8线-3线优先编码器）进行编码输出，输入端选取0到7位对应八个抢答器，由于输出范围为000~111，所以输出端加74LS283（超前进位加法器）将输出每项加0001，此时输出范围为0001~1000，输送给数码管以显示组号；

为了实现当有抢答器按下是其他抢答器被封锁的功能，采用

74LS175（四D触发器）以及一个D触发器以及一个四输入与非门构成锁存器，连接方式如图。当有抢答器被按下的时候编码器从EO 端端同时产生一个上升脉冲，送入4D触发器的时钟端，为了让时钟捕捉到触发器输入端的序列，使用D触发器对EO端的脉冲进行延时。最终当信号序列送入数码管后，四个Q输出端通过一个与非门连接编码器的使能端EI，当有信号序列输入时，与非门输出为1，编码器被禁止工作；

需要清零时按一下与触发器clear端相连的开关，此时四D触发器Q输出端全部置1，与非门输出为0，编码器工作，等待接收信号；

2）计时电路如图：

采用两片74LS160（十进制计数器）整体置数法构成模三十计数器，计数范围为000000001 ~ 0011 0000，输出端连接数码管显示。

三十秒计数结束的时若仍没有抢答器被按下，则红灯亮，此次抢答无效。

3）总电路如图：

抢答电路与计时电路连接的关键在于：

1.四D触发器Q输出端进过与非门后再过一个反相器与两片计数器的一个允许控制端相连，以达到控制计数器是否工作的目的；

2.四D触发器清零端与计时器的反馈相与之后送给置数端，以确保每次清零后计数从零开始。

3.在允许控制端前加一个开关确保抢答未开始的时候计时器不工作。

二、数字时钟电路

设计指标：

1.实现即时功能；

2.实现校时功能；

具体结构展示如下：

1）计时电路

电路图如下：

首先计时系统由三个计数器构成，分别对应时、分、秒。采用同步置数法以两片74LS160（十进制计数器）同步级联构成计数器，模值分别为24（时）、24（分）、60（秒）。之所以要采用十进制计数器是因为计数器的输出与数码管的输入相符（均为BCD码）。每级计数器采用两个四输入数码管表示十位和个位。

各计数器的连接是这样的，首先三个计数器级别由下至上分别是秒、分、时，每级计数器的反馈置数信号作为上一级的时钟信号。然而由于计数器在下降沿计数，同时反馈信号是如下所示的脉冲：

如果直接把反馈信号送给CP端，会导致上一级的计数器提前计数（秒计数器还在59时，分计时器已经是1),所以让反馈信号通过一个反相器，使下降沿滞后，从而达到设计要求。

2）校时电路

电路如下：

本来打算用八个同步开闭的单刀三掷开关控制二进制序列的送数对象，但是在仿真软件里没有找到类似的开关，于是现在仅以一个计数器为例说明校时方法。

需要调整的时刻分为秒、分、时以二进制序列的形式表示，经过两片74LS175（四D触发器）然后Q端按高位到低位与计数器输入端连接，如图所示。以微动开关与Vcc产生的上升沿一方面送给触发器的CP端，一方面通过反相器与计数器的反馈置数信号相与之后送给置数端，此时反馈信号与微动开关送来的信号任一为零时计数器均进入置数状态。整个结构具有以下两种工作状态：

1.当触发器不送数时，计数器输入端相当于接地（0000 0000），计数器正常工作；

2.当触发器CP端收到上升沿，送出预制的二进制序列，此时计数器置数，然后从置数点开始工作；

3）总电路

五、设计一模为“学号后三位+100”的计数器，当计数器的值等于同宿舍同学的学号（后三位）时输出Z为1，否则输出为0（宿舍的左、中、右房间分别用Z1、Z2、Z3表示）。（CP频片74LS163率f=1Hz）

1）采用两计数器构成模108计数器，如图：

先将两片74LS163同步级联组成N=16×16=256的计数器，然后采用整体置数法构成模108计数器，计数范围由00000000（0）至01101011（107），当计到01101011（107)时通过与非门同步置零。2）采用三片74LS151数据选择器以及少量SSI实现组合反馈网络的输出，总电路图如下：

分析如下：

其中数据选择器的输入端与计数器的低四位中的D B A Q Q Q ,,端相连，具体如图所示，根据题目要求仅在计数器的值等于同宿舍同学的学号是输出Z 为1，而我的学号是8，于是仅选取前15个计数值列状态表如下：

由此画出卡诺图如下：

1Z

2Z

3Z

从而确定L S 的表达式如下:

T

C C C C m A B

D L Q Q Q Q Q Q Q S )0,0,0,0,,,,()(1⌝⌝⌝=T C C C C m A B D L Q Q Q Q Q Q Q S ),0,0,0,,,,,0()(2⌝=

T

C C C C m A B

D L Q Q Q Q Q Q Q S )

,,,,0,0,0,0()(3⌝⌝⌝=由于总状态表低四位的状态值不断循环而根据题目要求（仅在计数值等于同宿舍同学学号是Z=1）我只需要第一个循环，故选择将高四位的状态值通过或非门之后和数选器输出相与输出，从而达到题目要求。