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1、1数字电子技术课程设计任务书2016一、数电课程设计的目的数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后，按照课程教学的要求，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。主要目的是培养学生综合运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力；了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装、调试方法。二、设计题目及要求1设计题目多路智力竞赛抢答器2功能要求(1) 4 名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为 1，2，
2、3，4。(2) 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。(3) 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答，同时计数器显示此时的时间。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。(4) 抢答器具有定时（10 秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响。参赛选手在设定时间（10 秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显
3、示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5) 如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示 0。2(6) 用 555 定时器产生频率为Hz 的脉冲信号，作为定时计数器的 CP 信号。设计步骤及要求：3设计步骤及要求（1）给出定时抢答器的组成框图；（2）设计并焊接安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试；（3）测定定时抢答器的逻辑功能，以满足设计功能要求；（4）画出定时抢答器的整机逻辑电路图；（5）按照要求写出设计报告。三、系统设计框图及工作原理系统电路由四部分电路组成1. 抢答电路设计抢答器电路的功能
4、有两个：一个是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；二是使其他选手的按键操作无效。本设计选用优先编码器 74HC148 和RS 锁存器 74HC279。其工作原理结合电路图自己分析。图 1 系统设计框图32. 定时电路设计节目主持人根据抢答题的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电路（倒计时电路）对计数器进行预置，本设计选用 2 片 74HC192 进行设计( 实际提供一片 74HC192） ，最大预置时间为 99 秒，计数器的时钟脉冲由 NE555 构成的秒脉冲发生电路提供，电路的工作原理及器件相关参数选择自行分析。3. 报警电路设计由 555 定时器构成的脉
5、冲发生电路产生固定频率的方波信号，控制信号 ST控制方波信号经三极管驱动蜂鸣器或扬声器发出固定频率的声音。当有选手抢答或设定的抢答时间到时，控制信号 ST为高电平时，多谐振荡器工作，可驱动蜂鸣器发声；其它时候控制信号 ST为低电平，多谐振荡器电路停振，输出低电平，蜂鸣器不能发出声音。4. 时序控制电路设计时序控制电路是抢答器设计的关键，它主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，扬声器发声报警，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。（2）当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声报警，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，扬声器发声报警，同时抢答电路
6、和定时电路停止工作。时序控制电路主要有几个与非门实现，提供的参考电路图中报警时间不能控制，简单的控制办法由主持人按下清除开关即可停止发声，若要实现报警时间自动控制，可在电路设计中增加一个单稳态触发器，采用其输出的暂稳态信号控制报警时间，设计时这部分可以自行发挥，如设计报警时间为 1 秒，设计时给出相关器件（如 R,C）参数的选择依据。这部分工作原理结合电路图自行分析。4U5ABCDEFGU6ABCDEFG5VVCC5VVCCS1 U9ABCDEFGU12A 74LS279D4 72 3 1 6 5U12B 74LS279D9 1311 12 10 15 14J1 J2 J3 J41Q 2Q 3
7、Q 4Q01R 2R 3R 4RU8C74HC00D9108U8D74HC00D121311 BO CTRSTU8B74HC00D456U8A74HC00D123U14C74HC00D9108STCLK T=1SC20.1uFC30.1uF5VVCCNPN8050BS201A BS201A BS201AU1DA7 DB1 DC2 DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5 BI4 LT3 4511BD15 1 10 9 53 2 6 741113 1214BCQAQBQCQD BOD LOADCLRDOWNUP74HC192DU3ACOU71DIS7 OUT3RST48
8、THR6CON5TRI2GNDVCCLM555CNR1 15kohmR2 68kohmR31.0kohmLED_greenLED2U2DA7 DB1 DC2 DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5 BI4 LT3 4511BD15 1 10 9 53 2 6 741113 1214BCQAQBQCQD BOD LOADCLRDOWNUP74HC192DU4ACOR410kohmU10DA7 DB1 DC2 DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5 BI4 LT3 4511BD9 7 6 1413 1 2121110 43 5150 2 3
9、4 5 6 7 EIA0 A1 A21GS U1174HC148NE0R5 R6R7 R810kohmLED_redLED1R9510ohmU131DIS7 OUT3RST48THR6CON5TRI2GNDVCCLM555CNR1015kohmR1268kohmC110uFR13510ohmR14 510ohmC4100uF200HzU15R111.0kohm7X1Kohm 7X1Kohm 7X1Kohm0 0 000图 2 多路智力竞赛抢答器参考电路图四、组装调试步骤分组形式：根据条件本次设计以两人为一组，进行组装调试。1、 检查印刷电路板有无断路、短路，若有，首先处理好。2、 焊接顺序：电
10、阻、二极管、IC 插座、三极管、电容器，逐一焊接。先焊平面的，后焊立体的，原则是有利于焊接。要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高。要特别注意元器件的安装方向！元件的安装高度是否适中。3、焊接要点：将元件整形后插入对应位置，电路板平放在台面上，一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热，另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触，使锡丝熔化，当锡丝熔化一定量时（多了不好少了不行） ，立即将锡丝离去，烙铁继续保持少许时间，让焊锡围绕焊盘自由流动，形成一个完全覆盖焊盘的钟形（忌讳球形）焊点。切勿将焊锡先溶化在烙铁上再去焊接，这样锡丝里的助焊剂在未焊接前先挥发了，不利于焊接，而且焊点没有光泽。4、按照接线要求位置，将连接
11、线焊接到对应的插孔。注意导线颜色！5、剪脚：元件焊好后，将多余引脚剪掉，剪脚后的焊点应露出引脚 0.5-1mm。56、检查元件及 IC 插座有无错焊、漏焊，方向是否正确无误，将集成电路插入（注意芯片方向）插座。7、通电测试：将连接线分别与对应电源接线柱一一连接。连接线时一定要关掉电源！8、首先清零，然后观察 LED 数码管变化状态。五、设计进度和地点1、课程设计时间为 2 周，共 12 天； 2、第 1 天讲授设计的要求、任务，布置设计题目； 3、第 26 天学生查阅资料，设计作图，安装焊接； 4、第 7 天学生进行调试；5、第 810 天学生撰写和打印设计报告，第 1112 天验收作品和设计
12、报告。6、地点：讲授任务和布置题目在教室；设计、安装在教室或寝室；调试在实验室。设计验收时间： 待定（调试演示电路功能，答辩，上交设计报告）地点：4 号楼现代教育中心 2 楼（待定） 。六、课程设计报告要求课程设计报告是设计全过程的系统总结，也是培养综合科研素质的一个重要环节，基本要求如下：（1）要求 A4 打印纸；（2）封面上书写课程设计名称、姓名、班级、学号、起止时间。 （3）正文部分参照以下格式书写。附数字电子技术课程设计报告参考格式：题目（三号，黑体，居中）姓名： 班级： 学号： 指导老师：（空一行）摘要：150 字左右（宋体小四）关键词：3-5 个一、设计任务与要求（大标题均为小三号
13、，黑体）61 。 。 。 。 。 。 ；（小标题为四号黑体，正文为宋体小四，行距 1.5 倍）2 。 。 。 。 。 。 ；3 。 。 。 。 。 。 ；二、方案设计与论证给出多套方案（2 套以上） ，包括方案设计与论证、电路设计框图简介、总体电路原理图及其必要说明；说明最终本设计采用其中一个方案的理由。2.1 方案一、 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。2.2 方案二、 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。2.3 方案三。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。三、系统电路分析与设计（包括各个单元电路的设计与相关参数计算与分析，所用元器件型号及参数等（列表表示） ）3.
14、1 抢答器电路设计与相关元器件3.2 定时电路设计与相关元器件3.3 报警电路设计与相关元器件3.4 时序电路设计与相关元器件3.5 智力竞赛抢答器电路原理总图3.6 所用元器件清单四、实物制作及调试包括元器件布局焊接调步骤及注意事项，电路调试过程与所用仪器仪表说明，出现的问题和分析解决措施。五、设计总结及心得包括对本次课程设计所做的工作做一下总结，说出你本次设计的收获和体会。6、参考文献：（8 篇以上，含论文、书籍、电子资源） 例如：部分参考资料：1.谢自美主编， 电子线路设计实验测试 （第二版） ，华中科技大学出版社,2003.72.阎石主编 数字电子技术基础 ，高等教育出版社.3.杨志忠
15、主编 电子技术课程设计4.许小军主编 数字电子技术实验与课程设计指导5.王立欣，杨春玲编 电子技术实验与课程设计附录(I)：电子元器件清单品名 规格型号 技术要求 单件数量 单价（元） 总价通用板（或双面印制板） 10X15（cm 2）共阴极数码管 BS201A/0.5 英吋集成显示译码器 CD4511B8 位优先编码器 74HC14810 位同步加 /减计数器 74HC192四 SR 锁存器 74HC279555 定时器 NE555集成逻辑与非门 74HC00电阻器 RJ-68K-1/4W电阻器 RJ-15k-1/4W电阻器 RJ-1k-1/4W电阻器 RJ-10K-1/4W电容器 CC1-0.1F (瓷片 )电容器 CC1-10F (电解)电容器 CC1-100F (电解)发光二级管 红色、绿色各 1蜂鸣器 无源三极管 NPN8050按钮开关（自动复位） 轻触小型拨动开关 2 档集成电路插座 16 针集成电路插座 14 针集成电路插座 8 针数码管插座 40 针8
