数字电路课程设计四路抢答器

数字电路课程设计——四路抢答器专业：09计科班级：09——2姓名：牟森学号：090201203组员：刘峰指导教师：曹艳丽数字电子技术课设——四路抢答器一、设计题目四路竞赛抢答器二、设计目标1、掌握四路竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。2、熟悉数字集成电路的设计和使用方法。三、设计任务1、抢答器参赛者分为4组，每组序号分别为1、2、3、4，按键SB0~SB3分别对应4个组，抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其他组的按键信号。2、系统设置外部清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号（LED显示），同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。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（30秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始计时，显示时间，若无人抢答，计时到30秒的时候，扬声器发出声响，声响持续1秒。若参赛选手在30秒内有人抢答，LED灯亮，并保持到主持人将系统清零为止。5、可用555定时器和一定数值的电阻和电容产生频率为1KHz的脉冲，作为触发器的CLK信号。再经分频器输出秒脉冲作为定时器的CLK信号。四、进度安排序号内容时间1课题介绍0.5学时2查找资料理论设计并仿真1学时3安装、调试电路2学时五、设计方案1、所需电路元器件：74LS74×2555定时器×174LS160×574LS20×174LS00×274LS04×12、各芯片的引脚图及功能表（因无法通过Multisim画出个芯片的内部结构，所以从网上下载内部结构图片）74LS74引脚图及其功能真值表555定时器的引脚排列图74LS160引脚图管脚图74LS160的功能真值表74LS20引脚图及其功能真值表74LS00引脚图及其功能真值表74LS04引脚图及其功能真值表六、各部分电路设计原理1、判别电路：需要74LS74两个芯片，74LS20,74LS00,74LS04各一个，开关5个K1,K2,K3,K4,K5，1KHZ的脉冲，指示灯等，按照总体设计电路图（见七、总体电路分析设计四路及过程）连接，首先使每个芯片都正常工作，在第一个D触发器中，2接K1,12接K2，5和9分别接指示灯，6、8接到四输入的非门上，第二个D触发器中，2接K3，12接K4，5和9分别接指示灯，6、8也接到四输入的非门上，而两个D触发器中的1和13共四个口分别连在一起接开关K5，两个D触发器中3和11都连在一起，接出一根红线L1，然后在将74LS20的输出端接在74LS04的输入端，其中的输出端接74LS00输入一端，另一个输入端接1KHZ的脉冲，它的输出正好接在红线L1上，此时完成了抢答器。2、计时电路：（1）由1KHZ的脉冲分频1HZ的脉冲的制作：需要74LS160三个芯片，1KH的脉冲和1HZ的脉冲，指示灯以及导线等，按照图连接，首先使每个芯片都正常工作，从右边往左开始分频，将三个芯片中的1，7，9，10分别接在VCC上，将最右边的2接在1KHZ的脉冲上，它的15接在中间160的2上，其中的15接在最左边的2上，其中的15接在指示灯上，再用一导线连在1HZ的脉冲上，另一端连在指示灯上，开始比较两个灯是否同时亮灭，如果同时，那么达到分频的效果了，否则检查线路。（2）555定时器来得到1KHZ的脉冲需要555定时芯片，电阻5.1千欧（两个），电容0.1U，还有一个未知电容等，按照图示连接，将1接地，4和20连在VCC上，在从VCC上连接到5.1K,再经过5.1K，再经过电容0.1U，最最后接地，分别将芯片中的19连在两电阻之间，6和2连在R2和电容0.1U之间，3接指示灯，再将一个1KHZ的脉冲连在指示灯，观察比较是否同时(其中时间很短暂，无法准确观察出来，但根据计算公式也能计算出来，要是有示波器，可以正确的比较出来)。（3）计数需要74LS160芯片（两个），显示器，74LS00芯片等，按照图示连接，首先使每个芯片正常工作，将左边一个7，9，10接在VCC上，将15接在右边的7，10上，它的9接在VCC上，两个的1接在VCC上，3，4，5，6接地，11，12，13，14分别按照高地位的顺序接在显示器上，右边的13，14在接在74LS00的两个输入端上，输出一端，再接下个与非门一端，另一端接1HZ的脉冲，它的输入端接在两个芯片的2端口上，观察计数器是否从0开始计数到30。如果行，就说明计数成功了，否则检查电路。3、声光显示电路：抢答者按动抢答按钮，其对应的LED灯亮，蜂鸣器响。LED显示器通过计时电路送入的1HZ脉冲计时，当经过30秒无人抢答时，LED灯亮。七、总体电路分析设计思路及过程总体设计电路图抢答器由D触发器为核心组成。由四个触发器和门电路组成，K1、K2、K3、K4为抢答按钮，高电平有效。K5为主持人的复位开关，低电平有效。抢答前，主持人按下复位开关，将LED灯以及计时器清零。等待抢答。抢答时，若抢答按钮中有1路按下，则其对应的LED灯亮。同时通过终止D触发器的CP脉冲来封锁他路抢答按钮的作用。八、四路抢答器框图九、设计总结在这次课程设计中我们经历了阶段性成功的喜悦，以及部分电路失败的绝望，陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。特别是，在最后阶段完成整体调试的时候，我组所制作的无法抢答且计时器间歇性跳动。经过长时间的观察和测试，并经过老师确定是箱子内部出现问题。换过箱子后，我组重新开始连接，但是还是没有反应，经过测试和老师确定是我组的连线有些地方接触不实造成的。所幸最后一次终于成功。数电课程设计作为一个提高学生动手操作和设计能力的课程，让我们更好地掌握所学的数字电路知识，将理论应用到实践上去，在实验中寻找自己的不足。在大学四年里，像这次一样动手制作的机会并不多。通过这次的课设，我掌握了一些排查故障的方法，理清了自己的逻辑思维。这些，给了我参加更多设计实践的兴趣和信心。我相信，在以后的学习中，我将得到更大的进步。十、参考文献1、《数字电子技术实验指导书》（北京工业大学耿丹学院）2、《数字电子技术基础（第五版）》（清华大学电子学教研组）计时脉冲产生分频1/100计时显示1KHZ1HZ输入电路判别电路自锁电路声光显示电路