数字电路课程设计报告书-数字抢答器

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1、炎黄职业技术学院数字电路课程设计报告书——数字抢答器系部名称：机电系学生姓名：专业名称：机械制造与自动化班级：308自动化2班数字电路课程设计一、课程设计题目：四路数字抢答器二、设计任务和要求：1.抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S１~S４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。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，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十秒。当主持人启动"开始"键后，定时器进行倒计

2、时。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除为止。6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，禁止抢答，定时显示器上显示00。7．在主持人未启动“开始”键前，如有抢答者则对应红灯亮，同时数码管显示其号码。附：所用器材:芯片数量芯片数量555一片74LS161一片74LS75一片74LS148一片74LS48两片74LS00一片七段显示管三个发光二极管4个电容两个电阻6个74LS20一片面包板一块导线若干一、总体方案选择： 如图所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人开关开始时

3、接地处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始"端，宣布"开始"，抢答器工作，同时定时器倒计时。选手犯规提前抢答时，抢答器完成：编号锁存、编号显示以及对应红灯亮。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次将开关接地。数字抢答器总体方框图：译码电路抢答按钮译码显示锁存器控制电路主持人控制开关显示电路译码电路定时电路秒脉冲产生电路图1，数字抢答器框图四、单元电路的设计(1)抢答器电路该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁

4、存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键,操作无效。工作过程：开关S开始接地，锁存器输出端Q1、Q2、Q3、Q4均为0，且开始时4个选手开关均接地。在主持人开关未与“开始“端相接前如有选手拨动开关则红灯亮同时数码管显示其号码。当主持人开关与“开始”端接通后，计时器开始计时，此刻选手拨动开关，显示器显示其号码,且锁存器此时锁定，其余输入均无效。表1--１　74LS148的功能真值表74LS75的功能真值表锁存器输入锁存器输出D1D2D3D4~Q1~Q2~Q3~Q410000111010010110010110100011110编码器输入编码器输

5、出Yn0Yn1Yn2Yn3Yn4Yn5Yn6Yn7Y2Y1Y011111101001111110110101111011101111101111100译码器输入译码器输出A3A2A1A0Y00011001020011301004抢答电路的电路图如下:(2)定时电路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。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS161进行设计，电路图如下:74LS161（3）脉冲发生电路:该电路是由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为计数器的CP脉冲

6、，由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以采用555定时器构成的多频振荡器,电路图如下:　　　　　　　.(4)时序控制电路:时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：①主持人将控制开关拨到"开始"位置时，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。②当参赛选手按动抢答键正常抢答时，抢答电路和定时电路停止工作。③当设定的抢答时间到，无人抢答时，同时抢答电路和定时电路停止。四.总体电路图:五.波形图1.计时电路低位片4个输出的波形图：CPQ1Q2Q3Q42.计时电路高位片的4个输出波形图CPQ2Q3Q4Q1六、电路组装、调试过程中发生的问题及解决

7、方法：1)数码管不发光，原因：针脚电阻接触不良。解决：换电阻重新接入。2)计数器不计数，原因：555输出频率恒定。解决：检查555各个接端，发现电容接反，更正后即可计时。3)计数器开始时输出和理论不一样，原因：置入端接线错误。解决：重新连接。4)计数器不按照顺序计时，原因：74LS48未接紧，且面包板接触不良。解决：换插口接入芯片，避免接触不好的地方接线。5)锁存器不工作，原因：ENABLE端接入的线不能供给高电位。解决：用万用表测试出接线不良处更正。1)锁存器不能正常锁定，原因：ENABLE端接入的线不能供给低电位，74LS04不正常。解决：换接7