数字电子技术课程设计报告

1课程设计课程名称数字电子技术课程设计题目名称四人智力竞赛抢答器学生学院专业班级学号学生姓名指导教师200年月日2目录一、设计题目…………………………………………………3二、设计任务和要求…………………………………………31.设计任务…………………………………………………32.设计要求…………………………………………………3三、原理电路…………………………………………………31.以锁存器为中心的编码显示电路………………………42.脉冲产生电路……………………………………………53.倒计时显示电路…………………………………………54.音响电路…………………………………………………65.整体电路…………………………………………………7四、电路调试过程及结果……………………………………7五、总结………………………………………………………8六、心得体会…………………………………………………8七、参考文献…………………………………………………93四人智力竞赛抢答器一、设计题目四人智力竞赛抢答器二、设计任务和要求1）设计任务设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。2）设计要求(1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。(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，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（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。(6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。三、原理电路电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。电路系统结构如图13：4图1四人智能抢答器原理图1）以锁存器为中心的编码显示电路抢答信号的判断和锁存采用触发器或锁存器。以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，进而送给7段显示译码器74ls48，再由74ls48译码送数码管得到选手编号。其真值表3：表3锁存编码真值表锁存器输出编码器输出Q4Q3Q2Q1DCBA00010001001000100100001110000100抢答信号的锁存可通过D触发器的输出相“与”反馈门控触发脉冲实现，当无人抢答时，4个D触发器的输出Q非相与，为“1”时，脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答。如图2扬声器数码显示脉冲电路倒计时器译码器数码显示扬声器锁存器编码转换电路译码器主持人选手5图22）脉冲产生电路：由于555芯片产生的信号比石英晶体产生的不稳定及精度较低价格基本持平，故采用石英晶体振荡器产生高精度的秒脉冲，电路设为图2。图33）倒计时显示电路：图3电路采用十进制同步减计数器74LS190，主持人宣布开始时，按6下按钮，同时使计数器置数为“9”，并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示，到零时停止。图44）音响电路：利用单稳态触发器74LS121产生定宽的抢答输出脉冲，接入蜂鸣器，根据脉冲宽度可计算得蜂鸣器鸣叫时间。再由主持人、选手、倒计时共同控制它的输入，使其在选手抢答、倒计时到零时都能鸣叫。由于Multisim中无74ls121用MONOSTABLE_VIRTUAL代替有图5再由于主持人按下按钮后蜂鸣器鸣响1S钟故在主持人环节可以采用可使用反相器和四与门及74ls190可产生1S信号给有源蜂鸣器。如图6。7图65）整体电路：连接上述电路部分为整体电路图7。四、电路调试过程及结果仿真结果：初始主持人未按下按键8主持人按下按键运行①选手按下按键实际电路运行与上述仿真结果相同。五、总结在Multisim和现实电路实验证明此方案合理可行，达到了预期目的要求。由于此电路方案完全使用组合逻辑和时序逻辑电路，故不需要单片机编程，相对易于制作，但是省略了单片机编程等同时，芯片使用较多成本高。六、心得体会通过这次的课程设计发现数电与模电有很多区别。如数电中芯片某些引脚不能空载或者说空载时引脚不一定为低电平，必须设置合适的电平。Multisim中芯片引脚标记可能与实际对不上。多思考可能的更优的方案，尽量使用尽硬件资源节约成本等等。这次课程设计试过了很多次的失败但是在慢慢解决9这些问题的过程中也学到了许多，更是复习了一遍数电知识。总之这次课程设计中个人感觉收获了很多。七、参考文献《数字电子技术基础》（第5版）高等教育出版社