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武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书目录引言..........................................................................1一设计意义及要求.........................................................................................................................21.1设计意义.............................................................21.2设计要求.............................................................2二方案设计.....................................................................................................................................32.1设计思路.............................................................32.2方案设计.............................................................32.2.1设计方案一电路图...................................................32.2.2设计方案二电路图简单说明..........................................52.3方案比较.............................................................6三器件选择.....................................................................................................................................73.1电阻.................................................................73.274ls148..............................................................73.374ls279..............................................................83.474ls48...............................................................................................................................9四部分电路设计..............................................................114.1抢答电路.............................................................114.2锁存电路.............................................................114.2输出显示电路.........................................................12五调试与检测...............................................................135.1调试中故障及解决办法...............................................135.2调试与运行结果......................................................13仿真操作步骤及使用说明.....................................................14结束语............................................................................................................................................15参考文献........................................................................................................................................16附录电路图..................................................................................................................................17本科生课程设计成绩评定表..............................................18武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书1引言当今社会抢答器的需求是与日俱增，我们对公平的需求也是越来越大，我们在比赛中希望大家都能公平的去竞争而不是让大家在一个不公平的环境下去竞争，于是抢答器诞生了，由于与其方便的使用方法，强大的功能以及公平竞争的特性，让抢答器深受大众喜爱，大家也希望看到有这样一种东西的产生。在这之前只有举旗抢答这一类方式，这种方式不仅精确度不够高，而且人为因素影响太大，这就造成了各位抢答选手的抱怨，因为在大家举旗时间相差不大的情况下，靠人眼与反应力是很难分辨的，这是如果要靠裁判来判断谁快谁慢的话，就很难把握公平，因为毕竟人的反应力有限，所以大家迫切的希望有一种道具来精确的行使抢答的功能，让抢答比赛能公平的进行，并且减轻裁判的工作，每场比赛都要靠裁判来分辨谁快谁慢对裁判来说也是比较累的，如果有一种道具能显示先抢答的选手的编号，并且能阻止其他选手在进行抢答，而且在裁判清零后，大家可以再开始进行抢答，这样之后就减轻了裁判的功能，并且能精确的显示先抢答的选手编号，而且自己不能反悔也可以阻止其他人抢答，于是抢答器应运而生。抢答器产生后，各种节目都开始运用这种方便，公平，快捷的道具，这为抢答节目增色不少，大家也不用在担心自己先手抢答后，裁判没有判断自己是先抢答的。于是在这股潮流的驱使下，我们也加入到抢答器的设计中来。武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书2一，设计题目、目的及要求1.1设计题目8路抢答器的设计1.2设计目的1、熟悉74ls148、74ls28、74ls29的功能和应用掌握其工作原理，并熟练运用它们。2、熟悉面包板的使用。3、掌握数字抢答器的工作原理以及制作方法。4、增强动手能力，把握严谨的工作态度。5、熟练运用所学习的模电及数电知识。1.3设计要求1、八个选手或代表队参加比赛，编号0，1，2，3，4，5，6，7，各用一个抢答按钮，其编号与参赛者的号码一致。此外，一个按钮给主持人用来清零；2、抢答器具有数据锁存功能，并将所锁存的数据用数码管显示出来；3、数码管不显示后动作选手编号，只显示先动作选手编号，并保持到主持人清零为止；4、选手只有在主持人说开始抢答后才能开始抢答拨动开关。5、并且抢答结束后裁判没有清零，选手不得动自己的开关。武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书3二、方案设计2.1、总体设计思路按照题目的要求，经过自己的思考与分析以后，将思路确定。要满足题目所说的，要能完成抢答功能，当某一个选手输入后，屏幕上能显示出该选手的号码，同时通过锁存能限制其他选手的抢答，并且自己抢答后，由于锁存效果也不能反悔。当抢答开始时，主持人未说开始抢答时，裁判的开关置于清零端，由于此时数码管处于灭灯状态，所以无论选手如何操作，数码管也不会有数据显示，由此想到用裁判来控制清零端，当裁判清零时，即可清除数码管上的数字，并且由于开始时屏幕上不能有显示，所以当裁判置于开始端的时候，数码管译码器的灭灯输入端依然是灭灯输入，只有当选手触发时才能改变电平，输入内容。另外锁存端必然是反馈锁存，所以要使用后面芯片的信号来反馈给前面的芯片的使能端以控制其使能输入，由此阻断其他选手的输入信号。锁存后如果没有其他信号去解锁，系统就处于禁止工作状态不能再工作，所以想到要用裁判清零来控制使能端，在消除数码管显示的同时来解锁使能端，让电路恢复其功能。2.2、方案设计2.2.1设计方案1（个人方案）根据以上思路，决定使用以下流程图作为本次课程设计的方案，基本能实现抢答器的功能，可以完成说明书上的要求。流程图如图2-1所示。图2-18位抢答器锁存器译码器7段共阴极数码管裁判控制端武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书4根据上面的流程图，由于有8个选手故选用74ls1488-3译码器，同时含有使能输入段用于锁存，并且含有使能输出端用于反馈。数码管译码器选用74ls48七段译码器，用裁判来控制清零端BI/RBO，另外由于74ls148锁存后A0，A1，A2，GS输出端全部变成高电平，会影响数码管上的数据，所以需要锁存器来保持输出数据不改变，由此想到用RS锁存器来保持数据，当R=S=0时状态保持，数据不会改变。最后数码管选用七段共阴极数码管以配合74ls48。因此得出以下电路图，自我设计电路图如图2-2所示。图2-2分析说明由于选手1的输出数据是0，而当74ls148输入0的时候，输出端A0、A1、A2的输出电位不会改变，所以我们对选手1采用的是强制置一法，直接将选手一通过高电平接到数码管译码器的BI/RBO端和反馈端。74ls148的使能输入端EI是低电平有效，当EI为高电平时，会使输出端A0、A1、A2全部为高电平，所以裁判清零端必须是清零时，接低电平，开始可以不接，这样也同时满足了74ls48的灭灯输入，当BI/RBO为高电平时输入数据，为低电平时清零，即屏幕变黑，这样完成了裁判的功能，裁判左边要接一个电阻防止裁判悬空时电路短路，但是这样之后在运用裁判功能时，如果裁判未动而选手擅自将拨下去的开关拨起来就会使裁判开始行使功能时产生高阻态，进而阻止电路的运行，所以裁判未拔起开关时，选手不能动开关。参照74ls148功能表，其输出电位与74ls48的输出是相反的，由此想到利用反相器，但是这样就不具有保持数据的功能，由此想武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书5到利用74ls279芯片，由4个RS触发器组成，并且其输入都是R非和S非，当R=S=0时，就可以起到保持数据的功能，当R=S=1时，输出端Q为1正好起到反相的功能，同时解决反相以及保持数据的问题，由于74ls148时低电平输入，所以选手采用低电平输入，右接电阻保持电位防止短路，运用74ls279将74ls148的GS输出端接在上面后，根据真值表，GS初始是高电平，然后在信号输入时会变成低电平，由此使Q输出变成高电平正好起到反馈锁存的作用。根据分析说明，完成上述电路图。原理说明首先是各个选手对应的号码0、1、2、3、4、5、6、7，每个选手所站的位置为SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7。裁判的清零端是置于低电平，开始是将开关置于下方，当宣布比赛开始时，裁判将开关置于下方，开始抢答，这时选手按下抢答按钮，例如第一次是六号先按下抢答按钮，这时74ls148的6号输入端会变成低电平，然后输出端A1、A2会由高电平变成低电平