四路抢答器

2017年5月24日电子技术课程设计说明书1目录1课程设计任务与要求................................................11.1课程设计任务.................................................11.2课程设计要求.................................................12设计方案..........................................................12.1设计思路.....................................................12.2设计芯片及作用...............................................12.2.174LS148介绍...........................................12.2.274LS279介绍...........................................22.2.374LS48介绍............................................33硬件电路设计......................................................43.1电路总设计图.................................................43.2译码电路.....................................................53.3显示电路.....................................................64仿真与PCB制作....................................................74.1电路仿真原理图...............................................74.2电路仿真图...................................................84.3原理图.......................................................84.4PCB图......................................................105软件设计.........................................................116调试过程.........................................................116.1电路的安装..................................................126.2调试步骤....................................................126.3实验中出现的问题：..........................................147结论.............................................................148附录（仪器仪表清单）.............................................159参考文献.........................................................16电子技术课程设计说明书11课程设计任务与要求1.1课程设计任务设计一个四人参加的智力竞赛抢答器。1.2课程设计要求要求：（1）可同时供四名选手参加比赛，各对应一个抢答按钮。（2）设置一个控制开关，用于控制抢答的开始和系统的复位。（3）抢答器具有数据锁存功能，抢答开始后，若有选手抢答，组别立即锁存，数码显示器显示该选手编号，并保持到主持人将系统复位为止。（4）当主持人按清零按钮之后，系统恢复为原始状态。(5)参赛选手在主持人按下抢答器开始按键后，开始第二轮抢答[1][2][3]。2设计方案2.1设计思路接通电源后，主持人将开关拨到清除状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人将开关置“开始状态，宣布开始抢答器工作。选手在抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、亮灯提示。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。参赛选手在主持人按下抢答器开始按键后，开始第二轮抢答。2.2设计芯片及作用四路抢答器用到的芯片有74LS148、74LS279、74LS48[1]。2.2.174LS148介绍74ls148是8线－3线优先译码器，引脚图如图3.1所示，真值表如表3.1所示。它共有54/74148和54/74LS148两种线路结构型式，将8条数据线（0－7）进行3线(4-2-1)二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展[1]。作用：把二进制数码转换成8421BCD码。引脚图如图2.1所示，真值表如表2-1所示电子技术课程设计说明书2图2.174LS148引脚图表2-174LS148真值表EI输入01234567输出A2A1A0GSEO1000000000xxxxxxxx11111111xxxxxxx0xxxxxx01xxxxx011xxxx0111xxx01111xx011111x011111101111111111111000001010011100101110111111001010101010101012.2.274LS279介绍74LS279就是4R-S触发器，每片上有四路R-S触发器。每路R-S触发器有R和S两个输入和一个输出端Q。当S输入低电平（0）时，输出Q为低电平（0）；当S输入高电平（1）时，如果R输入低电平（0），则Q为高电平（1）；当S输入高电平（1）时，如果R输入低电平（1），则Q保持不变[1]。引脚图如图2.2所示，真值表如表2-2所示电子技术课程设计说明书3图2.274LS279引脚图表2-274LS279真值表2.2.374LS48介绍74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。作用：把8421BCD码转换成数码管可显示的数码[1]。引脚图如图2.3所示，真值表如表2-3所示。输入输出S--R--Q11Q--01110100X电子技术课程设计说明书4表2-374LS48真值表图2.374LS48引脚图3硬件电路设计3.1电路总设计图人将开关置接通电源后，主持人将开关拨到清除状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持“开始状态，宣布开始抢答器工作。选手在抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、亮灯提示。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。参赛选手在主持人按下抢答器开始按键后，开始第二轮抢答[1][2][3]。输入输出EI01234567A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001010xxxxx011010010xxxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x01111111100100111111111101电子技术课程设计说明书5图3.1电路总设计图3.2译码电路图3.2译码电路图当按下S1时，此时输入端输入编码是；“0001”，则输出驱动数码管显示为：010111212313415263EI5A9B7C6GS14EO1574U374LS1481R11S121S231Q42R52S62Q73Q93R103S1113S2124Q134R144S15U174LS279B1C2LT3BI/RBO4RBI5D6A7e9d10c11b12a13g14f15U274LS48f9g10e1d2c4DP5b6a7GND8DS1DpyBlue-CA10KR5Res210KR7Res210KR10Res210KR12Res2S1SW-SPSTS2SW-SPSTS3SW-SPSTS4SW-SPSTD1LED0330R8Res2330R4Res2330R3Res2330R6Res2GNDGNDVCCVCC0.01uFC1Cap330R13Res2330R9Res2330R11Res2GND330R2Res2VCCGNDGNDS5SW-SPST10KR1Res2VCCB1C2LT3BI/RBO4RBI5D6A7e9d10c11b12a13g14f15U374LS48330R3Res2330R4Res2330R6Res2330R8Res2330R9Res2330R11Res2330R13Res2f9g10e1d2c4DP5b6a7GND8DS1DpyBlue-CAGNDVCCGND电子技术课程设计说明书6“1”，即此时为一号抢答。当按下S2时，此时输入端输入编码是；“0010”，则输出驱动数码管显示为：“2”，即此时为二号抢答。当按下S3时，此时输入端输入编码是；“0011”，则输出驱动数码管显示为：“3”，即此时为三号抢答。当按下S4时，此时输入端输入编码是；“0100”，则输出驱动数码管显示为：“4”，即此时为四号抢答[1]。3.3显示电路图3.3显示电路图当S1按下时，74LS48驱动数码管显示数字“1”，提示此时为一号抢答。当S2按下时，74LS48驱动数码管显示数字“2”，提示此时为二号抢答。当S3按下时，74LS48驱动数码管显示数字“3”，提示此时为三号抢答。当S4按下时，74LS48驱动数码管显示数字“4”，提示此时为四号抢答[1]。330R3Res2330R4Res2330R6Res2330R8Res2330R9Res2330R11Res2330R13Res2f9g10e1d2c4DP5b6a7GND8DS1DpyBlue-CAGND电子技术课程设计说明书74仿真与PCB制作4.1电路仿真原理图图4.1电路仿真原理图本图是通过Multisim软件仿真而成的，此次设计的四路抢答器主要是由抢答按钮、优先编码电路、锁存器、译码电路、显示电路、控制电路、主持人控制开关七部分构成。其中，优先编码器是由74LS148芯片构成，74LS279芯片为集电极开路输出的BCD-七段译码器，74LS48芯片构成译码电路，显示部分则由数码管构成。当S1按下时，74LS48驱动数码管显示数字“1”，提示此时为一号抢答。当S2按下时，74LS48驱动数码管显示数字“2”，提示此时为二号抢答。当S3按下时，74LS48驱动数码管显示数字“3”，提示此时为三号抢答。当S4按下时，74LS48驱动数码管显示数字“4”，提示此时为四号抢答[5]。电子技术课程设计说明书84.2电路仿真图图4.2电路仿真图此仿真图数码管显示器显示为“4”，则说明第四个人抢答成功[5]。4.3原理图电子技术课程设计说明书9图4.3原理图人将开关置接通电源后，主持人将开关拨到清除状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持“开始状态，宣布开始抢答器工作。选手在抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、亮灯提示。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。参赛选手在主持人按下抢答器开始按键后，开始第二轮抢答[5]。010111212313415263EI5A9B7C6GS14EO1574U374LS1481R11S121S231Q42R52S62Q73Q93R103S1113S2124Q134R144S15U174LS279B1C2LT3BI/RBO4RBI5D6A7e9d10c11b12a13g14f15U274LS