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1、西安邮电学院数字电路课程设计报告书数字抢答器系部名称：通信工程系学生姓名：专业名称：通信工程班 级：通工0503实习时间：2007年12月10日至2007年12月21日课程实践报告一 课程设计题目：四路数字式抢答器二 任务和要求：（1） 要求控制四人抢答，允许抢答时间为40秒，输入抢答信号是在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢答者的序号，相应的绿灯亮。（2） 在抢答开始命令前开始抢答者，显示违规抢答者的序号，并且相应的红灯亮。（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）参赛
2、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。（5） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，红灯亮抢答结束，定时显示器上显示0。 附加功能：（1） 在定时时间已到，无人抢答时，可实现超时抢答，红灯亮表示超时，绿灯亮表示有选手抢答，显示器上显示选手的编号和抢答的时间。并实现对选手编号的锁存。 （2） 计时模块采用倒计时实现。 三 实验仪器设备：设备名称数量(个)设备名称数量(个)74LS75174LS161274LS48374LS04274LS002555174LS081面包板174LS201电阻6数码管3发光二极管红
3、色1个，绿色2个电容4.7uf /0.01uf各一导线若干钳子1万用表1四 设计原理：1) 输入控制电路 此部分要求能够区分输入的抢答信号是否有效。若抢答信号是在“抢答开始”命令下达之后发出，该抢答信号有效，输入控制电路应发出“抢答有效”信号，并配合抢答锁定电路使数码管显示抢答者的组号。2) 抢答锁定电路 抢答锁定电路要求能够确定第一个输入的抢答信号，并保持该信号不变，同时使后输入的信号无效。3) 抢答灯光指示电路 灯光只是电路用来表示抢答信号是否有效，其中红灯亮灭表示该行为属于违规行为与否，绿灯亮灭表示有选手抢答与否。这两路灯随机组合实现电路中的所有功能。抢答者若在规定时间内抢答，绿灯亮则表
4、示“有效”；否则，表示“无效” 。超时或超前抢答时红灯亮，否则一直保持灭的状态。4) 控制电路 定时 定时控制电路要求在“抢答开始”命令下达后才能开始计时，经过规定的时间，发出抢答时间到的信号，即红灯亮，并实现停止计时。此时数码管显示“0”字符，表示无人抢答。5) 编码电路和显示电路编码电路是最先抢答者的信号进行编码，然后在显示电路里显示这个抢答者的组编号。五 总体电路基本设计思路：抢答按钮锁存器优先编码器译码电路译码显示主持人开关控制电路报警电路秒脉冲产生电路定时 电路译码电路译码显示六 单元电路的设计：(1) 脉冲电路： 脉冲电路由555提供，电路图如下：CP脉冲 (2) 抢答锁存电路:
5、在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由75来实现，当74LS75的4，13号管角的信号为“0”时，它将保持原来的状态，拒绝之后接收到的任何输入信号，如此即可实现锁存。 74LS75真值表：1C2C3C4CQ1110X0X0Qn 当有一组队员按下开关后，Q1,Q2,Q3,Q4中有一个信号为1，则它们四个通过与非门后的信号为1，在通过非门后，它变为0，送到75的1C2C,3C4C端口，保持状态不变，实现锁存功能。 译码电路：当某个队员正常抢答上以后，要显示他的编码号，必须把该信号转换为二进制代码。其关系为：Q1Q2Q3Q4ABCD100010000100010000101100000100
6、10由上真值表知： ； ； C=Q4； D=0；综上可得到抢答锁存电路的电路图s(3) 计时电路：此电路用来实现模40的倒计数器，用两片74LS161级联来实现，高位片实现模四的计数，低位片实现模十的计数功能。用同步置数法来实现，由于要求倒数计数，可以取低位片的0011至1111十个状态，取高位片1011至1111四个状态。然后取反而得到。当倒数到00后，还要有锁存的功能，锁住电路。高位片从1011到1111，取反后便可得到0100到0000；低位片从0110到1111，取反后得到1001到0000。其状态转移图如下：1100110111101111DCBA/Co/0/0/0高位片:低位片：D
7、CBA/Co1110011001001100010100111/0/0/0/0/0/0/0/0/0/111111101111001011在低位片每一次循环后，不但要给其自身置数，还要控制高位片记数一次，对于低位片，我们通过给其CO端取非送入到置入端；对于高位片因为其受两个芯片控制，故将两个CO端与非后送入高位片的置入端。然后要让记数器保持，这个可以用高低位片的ENP（两个ENT都接到高电位）来控制。由分析知，当抢答开始后，只有“时间到”和“正常抢答”时计时模块才会停止计时，故我们将主持人开关与74LS20的锁存端输出经过与非后送入到低位片的ENP端口；高位片的ENP端口则由低位片的CO输出值控
8、制，如此可实现对应的计数与停止计时。电路图如下所示：(4) 违规报警电路: 由前面的分析知，有选手抢答时绿灯（G）才会亮，超时或超前抢答时红灯(R)亮，否则一直保持灭的状态。这个可以用选手信号（S）和主持人信号(H)表示，关系如下（不含超时情况，超时时G和R值都为1）：HSGR0000011110001110 由上真值表知： ;则，违规报警电路图如下图所示： Y H (5) 计数器的译码显示电路：三片74LS48的译码电路相同，连接图如下：gf七、调试过程中的问题总的来说，这次实习还是很顺利的，但也遇到了几个问题：1. 在我刚布完电路全部模块的线路，打算测试时发现，发现倒计时部分不置数，不计数
9、，此时真是“老虎吃天，无处下爪”，没法，又把计数与锁存两部分拆开，重新检测，那时我才体会到分模块的真正意义，各个击破。之后不久各个模块都正常了。 2，选手抢答后，只有1，4选手能够正常操作，2，3选手不能进行锁存。经过万用表的测量，原来在75片子的2，3的非上出现问题，无论2，3的值为多少，他们的非的值都是中为1，但是将75片子单独测试时，却又能正常工作。后来通过万用表测量电压，发现在每次2，3两个端口发生变化时，其非的端口也会随着有变化，只是由于正常时高电位抬高，在变化时tw受电位变化毛刺影响，有了变化，但是不大，这样导致变后依然有接近1V的高电压，故那两个端口得知始终处于高位状态。 八、总
10、体电路图:（附后）说明：软件中没有提供161，故用163代替。九、分析总结转眼间两周的课程设计就结束了，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。回想起这两周来我感受颇深。刚开始设计电路时觉得一点头绪也没有，只是觉得很难。不过在老师的指导下，我通过查资料，请教同学，在第四天完成了电路的设计，并进行了仿真。紧接着就是连接电路，这也不是一件容易的事，我连的电路问题很多，有的是因为线接触不好，有的是因为芯片坏了，真是一言难尽，不过还好最终问题都被解决了。看着自己努力连接成功的电路，觉得好高兴。不过也正是这次实验让我明白了理论与实践之间的差异。我设计的电路在电路仿真中完全正
11、确，可是当我接好电路后，它却和我预期的相差很多。这也使得我的动手能力得到了提高。在设计电路时，设计的电路应尽可能的简单。然后用万用表检查面包板及各芯片是否正常，不正常就赶快换。接电路的时候，按模块接，先逐块连好，同时逐块检查是否正常，一块连好后再连下一块。连线时布局是很重要的，芯片的位置也很有讲究，连线时应尽量把所有芯片的位置分开，便于布线。不然的话，芯片之间的距离太窄，容易造成别的线无法过去。连线时应尽量让所有的线都贴着面包板，不要让线交叉，这样当发现线路有问题时就比较好改。这次课程设计对于我来说收获很大。我是一个只注重理论不注重实践的人。通过本次实验，我认识到了实践的重要，也提高了我的实际
12、动手能力。我们要学会把理论联系实际，而这次课程设计就是一个很好的机会，不仅能提高我们的理论知识，而且也培养了我们的实际动手能力。尽管在中间遇到很多问题，我的设计最后在老师的检查下发现了自己存在的问题，是因为自己想的太简单，没有认真思考。但是经过老师的指导和同学的帮助，使得这次实验能顺利完成，而且在讨论中我们也学到了很多知识，而且也对也前的知识做了一个很好的回顾。在这次实验中，我体会到在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，比如想用其他信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，必须是最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。下来就是在实际动手连接
13、电路时的问题，由于种种客观方面的原因，导致理想和现实相差太远，输入电路不可以悬空，悬空并不是高电平，芯片上有接电源和接地的悬空是高电平，但这个高电平并不是，有时候它不是怎么高，这样地话，就会对后面地时序电路产生影响。在通过这两个礼拜地设计实习，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么？我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。西安邮电学院 通信 系 电子设计 过程考核表学生姓名范文涛班级/学号0503/16承担任务实验室（单位）电子技术教研室所在部门电信系实施时间2007年12 月10日 2007 年12月21日具体内容第一周第二周指导教师（师傅）姓名王涛职务或职称讲师指导教师（师傅）对学生的评价学习态度 认真 一般 不认真学习纪律 全勤 偶尔缺勤 经常缺勤实践能
