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1、湖 南 xx 院数字电子技术课程设计说明书课题名称：数显式多路抢答器的设计专业名称：电子信息工程技术学生班级：学生姓名： 学生学号：指导老师： 摘 要为了适应现代电子技术飞速发展的需要，更好的培养 21 世纪的应用型电子技术人才，其学好模拟电子技术在实际应用中起到了举足轻重的作用。随着社会不断发展，各种仪器设备的不断更新，数字电子技术应用领域也越来越广泛。因此，我们必须学好数字电子技术这一门课程。数字电子技术是一门发展迅速，实践性和应用性很强的技术基础课程。而我们学好这一门课程，必须做到理论与实际相结合，在学好理论的基础上，要进行大量的实践，从实践中总结经验、教训。为了培养运用基本知识并进行简
2、单电路设计的能力，扎实基础理论，我们现在首次进行模拟电子技术课程设计。本课程设计的编写是以实验研究为主线，以科学实验研究所运用的实验技术为主要内容，按照实验是什么，为什么，干什么，怎么干的逻辑思维体系和实验的构成要素（主体，手段，对象和目的）为教材内容展开 通过本课题的设计，培养学生掌握电子技术的科学实验规律，实验技术，测量技术等实验研究方法，使其具有独立实验研究的能力，以便在未来的工作中开拓创新。本设计所涉及的知识：方案论证，产品说明，原理说明，安装工艺，调试与测试，焊接技术，元件清单，操作说明。为了全面介绍科学实验研究的技术方法，在加强的直接实验方法的同时，力求使学生尽快掌握当前先进科学技
3、术，本课题设计所用到的 EWB，Protel99等技术的新手段，新工具。本课题的设计达到的目的：除了使没有真正进行过电子技术实验的学生，通过课程设计，能够加深对电路理论知识的理解和掌握，更主要的是学习和掌握科学实验研究方法。进而培养了我的理论联系实际能力、设计电路能力、实际操作能力以及正确的处理数据、分识。析和综合实验结果，检查和排除故障的能力。从而巩固了我的理论知识和解决实际问题的能力。 本书是由湖南工学院电气与信息工程系贾雅琼老师担任主审，他对全部书搞进行了认真的审阅，并提出了许多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢！由于编者水平有限，书中存在错误和不足之处在所难免，恳请读者批评指正，以便不断提
4、高。关键词 八路, 抢答器,定时，计时目录第 1 章 设计内容31.1 设计任务与要求.3 1.2 设计方案提示.3第 2 章 抢答器的基本组成框价5第 3 章 单元电路的设计.63.1 抢答电路.63.2 定时电路73.3 控制电路9第 4 章 元器件选择.104.1 74LS279RS 锁存器.104.2 74LS148 8 线-3 线优先编码器.104.3 374LS48 七段显示译码器 124.4 单稳态触发器 74LS12.134.5 555 定时器.14第 5 章 PCB 板是制作.155.1 PCB 生成流程图.155.2 原理图的绘制.155.3 电路板图设计的基本原则要求.1
5、55.4 印刷板图设计中应注意的几点.17第 6 章 调试与测试.186.1 调试准备检查电路186.2 通电观察186.3 调试.186.4 正确使用测量仪器的接地端.196.5 正确选择测量点.196.6 测量方法要方便可行.19第 7 章 焊接技术.207.1 焊接时所用的工具器材.207.2 常用的锡焊方法.207.3 锡焊注意事项.20第 8 章 元件清单.22结束语.24参考文献.25附录一：原理图26附录二：PCB 图26鸣 谢27第 1 章 设计内容在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显等多种手段批示出第一抢答者。1.1 本题任务
6、与要求如下：（1）设计一个数显式多路抢答器，可同时供 8 名选手或 8 个代表队参加比赛，他们的编号是 0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是 、 、 、 、 、 、 、 。0S123S456S7（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。（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，编号立即锁存，并在 LED 数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，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零为止。（4）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间
7、可以由主持人设定（如30s） 。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间 0.5s 左右。（5）参赛选手在设定的时间内抢答，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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。（6）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示 00。（7）计算机输出设计说明书一份，A4 方框图一张，电路原理图纸一张（或分图多张） 。（8）课程设计说明书每人一份，要求至少 20 页，单面打印，A4 纸张。（9）设计时间：二周1
8、.2 总体方案设计提示（1）本题的根本任务是准确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或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，使其它的抢答信号无效。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，否则应视为提前抢答而犯规。（2）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者的组别，也可以用发光二极管直接批示出组别。还可用鉴别出的第一抢答信号控制一个具有两种工作频率交替变化的音频振荡器工作，使其推动扬声器发出两态币音音响，表示该题抢答有效。（3）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，选用十进
9、制同步加减计数器 74LS192 进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。（4）由 555 定时器和三极管构成报警点路。（5）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：主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时 1电路进入正常抢答工作状态。当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。 2当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电 3路停止工作。第 2 章 抢答器的组成框图定时抢答器的总体框图如图 1 所示。他主要由主体电路和扩展电路两部分组成。主体部分完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的
10、编号。同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。主体电路扩展电路图 2-1 定时抢答器的总体框图 图 1 所示定时抢器的工作过程是：接通电源时，节目支持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定的时间，当主持持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始” ，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，定时器倒计时，当定时时间到，却没有选手抢答时，输入电路被封锁，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成下面几个工作：1 优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后有译码显示电路显示编号；2.制电
11、路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；3 控制电路要使定时器停止工作，时间器上显示抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕后,主持人操作控制开关,使系统回复到禁止工作状态,以便进行下一轮抢答。抢答按钮优先编码电路锁存器 译码电路译码显示主持人控制开关控制电路报警电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路第 3章 单元电路的设计3.1 抢答电路的基本原理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。这里选用优先编码器 74LS148 和 RS 锁存器 74LS279 完成上述功能，其
12、电路图如图 2 所示。图 3-1 抢答电路其工作原理是：当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS 触发器的 端R为低电平，输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是 74LS48 的 =0，显示器灭BI灯；74LS148 的选通输入端 =0，74LS148 处于工作状态，此时锁存电路不工ST作，当主持人开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待状态，等待输入端 输入信号，当有选手将键7I0按下时（如按下 S5）,74LS148 的输出 =011， =0，经 RS 锁存器后，210YEXCTR=1，BI=1，74LS279 处于工作状态，4Q3Q2Q=100，经
13、74LS48 译码后，显示器显示出“4” ，此外，CTR=1，使 74LS148 的 端为高电平，74LS148 处于ST禁止工作的状态，封锁的其他按键的输入。当按下的键松开后，74LS148 的为高电平，但由于 CTR 维持高电平不变，所以 74LS148 仍处于禁止工作状EXY态，其他按键的输入信号不会被接受，这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，有主持人操作控制开关 S，使抢答电路复位，进行下一轮的抢答3.2 定时电路的设计图3-2 定时电路原理及设计：该部分主要由 555 定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器 74LS192 减法计数电路、74LS48 译码电路和 2 个 7 段数码管即相关电路组成。具体电路如图 3 所示。两块 74LS192 实现减法计数，通过译码电路74LS48 显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192 的预置数控制端实现预置数，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。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管 DPY_7-SEG 上，当有人抢答时，停止计数并显
