《八路选择器设计实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八路选择器设计实验报告（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程设计报告课题名称：数字式八路抢答器系名信息工程系专业自动化年级 09 姓名潘振华指导教师张海玮- 2 - 1 原理电路的设计一、设计任务和要求1、 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8 个按钮表示。2、设置一个系统清零和抢答控制开关，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，同时扬声器发出报警声响提示。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25 秒。当主持人启动 “ 开始“ 键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，
2、声响持续的时间0.5 秒左右。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零为止。6、如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00.- 3 - 1.1 基于 74 系列集成电路的抢答器设计抢答器原理图1.2 单元电路设计1.2.1 抢答电路设计如图 3 所示为抢答电路图。 电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。该电路主要完成两个功能： 一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号 （显示电路采用七段数字数码显示管）；二是
3、禁止其他选手按键，其按键操作无效。 工作过程：开关 S置于“ 清除“ 端时，RS触发器的 R、S端均为 0，4 个触发器输出置0，使 74LS148的优先编码工作标志端 0，使之处于工作状态。 当开关 S置于 “开始“时，抢答器处于等待工作状态， 当有选手将抢答按键按下时（如按下S5）， 74LS148的输出经 RS锁存后， CTR=1,RBO =1, 七段显示电路74LS48处于工作状态， 4Q3Q2Q=101, 经译码显示为“ 5”。此外，CTR 1，使 74LS148 优先编码工作标志端， 处于禁止状态， 封锁其他按键的输入。 当按键松开即按下时，74LS148 的 此时由于仍为CTR
4、1，使优先编码工作标志端1，所以 74LS148仍处于禁止状态， 确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。 如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。- 4 - 图 3 抢答电路图1.2.2 定时电路设计如图 4 为定时电路。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 3-1 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
5、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，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。- 5 - 1.2.3 报警电路设计报警电路图如图 5 所示，其中 555 定时器构成多谐振荡器。 其输出信号经三极管驱动扬声器。 PR为控制信号， 当 PR为高电平时， 多谐振荡器工作， 反之，电路停振。图 5 报警电路图- 6 - 1.2.
6、4 时序控制电路设计时序控制电路如图6 所示。若当倒计时结束时依然无人抢答，则 BO2输出低电平，封锁两个与非门，使脉冲信号不能输入，计时停止；抢答器输入使能端被封锁，无法再抢答。若有一队抢答，则CTR输出高电平，经过非门变为低电平，封锁两个与非门，使脉冲信号不能输入，计时停止；抢答器输入使能端被封锁，无法再抢答。1.3 整体电路设计及工作原理整体电路如图 7 所示- 7 - 1.4 主要参数计算脉冲发生电路：HZ CRRtf1 )2(7.011121（公式 1）取：151RK682RK得：1C10F报警电路 : KHZ CRRtf4 )2(7.011243取：103RK124RK得：2C10
7、F2 电路的仿真2.1 抢答电路的仿真抢答电路的仿真如图8 所示：图 8 抢答电路仿真图此电路在仿真过程中需要注意在七段数码管和7448 之间加上拉电阻，否则七段数码管无法显示。其他功能满足要求。开关接地时灭灯，开关打开时开始抢答。当有一队抢答后，其他队伍抢答无效.- 8 - 满足设计要求。2.2 定时电路的仿真定时电路仿真图如图9 所示：图 9 定时电路仿真图开关闭合时置数 14，开关打开时开始倒数计时，到00 后停止，满足设计要求。电路中加入了一个非门， 是为了让抢答后， 计数立即停止，不会因为脉冲多计一个数。- 9 - 2.3 脉冲发生电路的仿真脉冲发生电路仿真图如图10 所示：图 10
8、 脉冲发生电路仿真图为了便于仿真，我将电阻的参数改小，以便让仿真软件能够仿真出波形，波形图如图 11 所示：- 10 - 图 11 仿真波形2.4 报警电路的仿真报警电路的仿真如图12 所示：图 12 报警电路仿真图图中 4 号端可以控制报警电路的开关，条形管显示报警声的大小。- 11 - 3 性能测试数据3.1 抢答电路主持人开关接地时灭灯， 开关打开时可以抢答。 第一个队伍抢答后， 其余队伍抢答无效。3.2 定时电路开关闭合时置数 30，开关打开时开始倒数计时，到00 后停止。3.3 脉冲发生电路能产生频率为 1HZ的方波。3.4 报警电路当计时停止时，能产生频率为4KHZ的报警声，并能被
9、主持人的开关控制。3.5 综合分析电路基本上能满足要求， 此次设计成功。 但此电路只是在仿真上成功，在实际制作时可能还会遇到其他问题，需要进一步解决。- 12 - 4 主要芯片参数4.1 74LS192 引脚排列及功能表图 13 表 1 4.2 74LS279 引脚排列图 14 4.3 74LS48 引脚排列及功能表表 4-2 74LS148 功能表CR LD CPUCPD功能 1 x x x 清零 0 1 x x 置数 0 1 1 1 加计数器 0 1 1 1 减计数器- 13 - 表 2 4.4 74LS148 引脚排列及功能表图 17 表 3 4.5 555 定时器引脚排列图 18 I4
10、1I52I63I74S(E)5Y26Y17GND874LS148Y09I010I111I212I313YES14YS15VCC16- 14 - 6 心得体会本次的课程设计， 是对所学的数电知识的一次综合应用，既考验了我的知识掌握程度，也锻炼了我的动手动脑能力。 设计中，我时常会遇到一些问题， 经过查阅资料 ,请教一些学长， 都一一解决， 在此过程中我学会了许多新知识，对数电课程的学习也更有兴趣。 虽然此次课程设计花费了一番功夫，但却使我收获了许多。 无论是对设计方法的掌握， 还是对仿真软件的学习， 都有了一定得提高。 今后，我将更加努力学习数电课程，进一步提高自己收获：通过这次设计， 我的理论
11、知识掌握得更扎实，动手能力明显提高。 掌握了信号发生器的设计方法和测试技术；了解了单片函数发生器的工作原理和应用；学会了安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路系统；认识运用各个元件； 对知识点有了更为深刻和直观的理解。不足：觉得自己还是有很多东西弄不太清楚。在做仿真实验的时候也向老师请教了，还是有些地方或多后少有不同层次的问题，我觉得出现这些问题主要原因就是基础知识不牢固，对理论理解不够透彻，以致老是出现一些低级的错误。通过这次试验， 我的动手能力和对理论知识的理解都有了提高，带同时我也意识到自身的不足， 对电路的检测和调试还不熟练，所以在以后的学习与实践中我一定会注意提高检查、排除电路故障的能力，争取在以后的实践中有更好的表现。 附录-元件清单元件名称参数个数 74ls2791 74ls1481 74ls482 74ls552 电阻56023 1K8 10K2电容112K 15K 68K 10F 1 100pf21 1 1100F10nF1 发光二极管1 开关9
