电子课程设计报告--八人抢答器电路设计

1（电子技术课程）设计说明书八人抢答器电路设计起止日期：2016年11月14日至2016年11月18日学生姓名赵盼瑶班级电气工程1402学号14401300004成绩指导教师(签字)电气与信息工程学院（部）2016年11月18日2一、设计题目八人抢答器电路设计二、设计目的1、更进一步熟悉集成电路的引脚安排和各芯片的逻辑功能2.熟练掌握锁存器、译码器、计数器、编码器管脚的功能和使用方法3、了解抢答器的组成及工作原理4、熟悉抢答器的设计与制作三、设计要求1.数字抢答器应具有数码锁存、显示功能，抢答组数分为八组，即序号0、1、2、3、4、5、6、7，优先抢答者按动本组开关，组号立即锁存到LED显示器上，同时封锁其它组号。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.数字抢答器定时为30秒，启动起始键后，要求：①30秒定时器开始工作；②扬声器要短暂报警；③发光二极管亮灯。4.抢答者在30秒内抢答，抢答有效，终止定时；30秒定时到，无抢答者本次抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灭灯。四、总体设计方案及步骤1.设计方案数字抢答器总体参考方案框图如图1-1所示。图1-1数字抢答器总体参考方案框图它包括定时电路、门控电路、译码显示电路、8线-3线优先编码器、RS锁存译码显示定时电路报警电路外部操作开关门控电路RS锁存器8线-3线优先编码器01234567（抢答器键号）3器和报警电路等六个部分组成。其中定时电路、门控电路、译码显示电路及8线-3线优先编码器三部分的时序配合尤为重要，当启动外部操作开关（起始键）时，定时器开始工作，同时打开门控电路，输出有效，8线-3线优先编码器等待数据输入，在定时时间内，优先按动开关的组号立即被锁存到LED显示器上，与此同时，门控电路输出无效，8线-3线优先编码器禁止工作；若定时到而无抢答者，定时电路立即关闭门控电路，输出无效，封锁8线-3线优先编码器，同时发出短暂报警信号。2.设计步骤（1）定时电路定时电路包括30s倒计时电路和短时（3s）报警电路，设计中采用74LS192组成倒计时计数；用555定时器构成单稳态触发器（下降沿触发），通过调节R、C值来控制占空比（延时时间=1.1RC）。其定时电路分别如图1-2、1-3所示。图3-230s倒计时电路D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U1074LS192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U1174LS192R1510kR1610k231U3:A74LS02置数/启动按钮清零按钮4图3-3555定时器构成单稳态触发器因在仿真过程中，555定时器构成的单稳态触发器出现控制误差，故调整短时报警定时电路，采用74123构成，其电路图如下图1-4所示。图3-474123构成的定时电路图R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U5555R112727kC310uFC40.01uFCX14RX/CX15A1B2MR3Q13Q4U6:A74123C1200uFR1272k5（2）译码显示电路采用8引脚的显示数码管与74LS248译码器构成译码显示电路，电路如图1-5所示。74LS248管脚功能与74LS48一致。图1-5译码显示电路（3）锁存与编码电路本设计采用的为74LS373锁存器（8输入8输出）和74LS147（4输出），电路如图1-6所示，完整的抢答、编码、锁存、显示电路如图1-7所示。图1-6锁存与编码电路A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U174LS248D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U874LS3731112123134152637485910Q09Q17Q26Q314U1774LS1476图1-7抢答、编码、锁存、显示电路（4）将各电路单元按照要求利用门控制连接整合，整体图如图3-8所示：SW1SW-SPDTSW2SW-SPDTSW3SW-SPDTSW4SW-SPDTSW5SW-SPDTSW6SW-SPDTSW7SW-SPDTSW8SW-SPDTR210kR310kR410kR510kR610kR710kR810kR910kD03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U874LS373U12NOTU13NOTU14NOT12345611128U1674LS30D1LED-RED1112123134152637485910Q09Q17Q26Q314U1774LS147A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U174LS248U2NOT564U3:B74LS02R1010kU21NOT抢答复位有人抢答指示灯7图1-8八人数字抢答器电路图SW1SW-SPDTSW2SW-SPDTSW3SW-SPDTSW4SW-SPDTSW5SW-SPDTSW6SW-SPDTSW7SW-SPDTSW8SW-SPDTR210kR310kR410kR510kR610kR710kR810kR910kR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U4555R1410kR132.15kC5100uFC20.01uFR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U5555R112727kC310uFC40.01uFD015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U1074LS192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U1174LS192SW11(NC)R1510kR1610k231U3:A74LS02SW11SW-SPDT置数/启动按钮清零按钮D2LED-REDU7NOTCX14RX/CX15A1B2MR3Q13Q4U6:A74123C1200uFR1272kD03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U874LS373U12NOTU13NOTU14NOTU15NOR_612345611128U1674LS30D1LED-RED1112123134152637485910Q09Q17Q26Q314U1774LS147A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U174LS248U2NOT564U3:B74LS02D3LED-BLUEU18NOTR1010kR12100U20AND_3U21NOT报警定时电路555多谐震荡器单稳态触发器抢答复位无人抢答报警模块有人抢答指示灯电气工程1402班14401300004赵盼瑶