西安邮电大学数字电路课程设计抢答器

1西安邮电学院数字电路课程设计报告书——数字抢答器学院名称：电子工程学院学生姓名：8888专业名称：电子信息工程班级：电子8888班实习时间：12月10日~12月21日2一．题目：数字抢答器二．任务和要求：数字抢答器允许在规定的时间内进行抢答,可以数字显示抢答者的序号,并配有相应的灯光指示.对犯规的抢答者,除用灯光报警外,还应显示出犯规者的序号,若规定抢答时间已过,要求告示任何输入的抢答信号君无效,除非重新下达抢答命令.1.此抢答器要求有四路，抢答后其余人抢答无效；2．抢答时间为10秒，在此期间内的抢答视为有效，并用灯指示；3．抢答开始前及计时结束后抢答无效，并用灯指示。三．总体方案的选择：四．单元电路的设计1.时钟电路时钟电路采用555产生1Hz的脉冲信号，电路图如下：U2LM555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2VCC5VR14.7kΩR2150kΩC110nF3C24.7uFVCC210002.抢答锁存电路:控制电路计时电路时钟电路显示驱动电路抢答电路译码电路显示驱动电路主持人电路状态电路3在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由75来实现，当74LS75的4，13号管角的信号为“0”时，它将保持原来的状态，拒绝之后接收到的任何输入信号，如此即可实现锁存。74LS75真值表：1C2C3C4CQ1110X0X0Qn当有一组队员按下开关后，Q1’,Q2’,Q3’,Q4’中有一个信号为1，则它们四个通过与非门后的信号为1，在通过非门后，它变为0，送到75的1C2C,3C4C端口，保持状态不变，实现锁存功能。译码电路：当某个队员正常抢答上以后，要显示他的编码号，必须把该信号转换为二进制代码。其关系为：Q1Q2Q3Q4ABCD10001000010001000010110000010010由上真值表知：31QQA；32QQB；C=Q4；D=0；综上可得到抢答锁存电路的电路图3.计时电路：计时电路采用161芯片，产生10秒的倒计时161功能表如下：4fg状态转移图如下：计时到0后，由主持人电路产生置数信号，使161载入初值0110.电路图如下：4.计数器的译码显示电路：两片74LS48的译码电路相同，连接图如下：5.控制电路控制电路输入主持人电路的RESET，START信号，抢答器电路产生的S信号，计时器产生的T信号，输出各复位和使能信号。电路图如下：U5A74LS00NU11A74LS08NU5E74LS04NRESET至75使能端S505149至抢答显示电路48的BI/RBOT5253至161的ENPSTART54至161的ENT6.状态电路状态电路用绿色发光二极管表示抢答有效，红色表示抢答无效。A.当抢答开始并且及时未到0，抢答有效，绿灯亮逻辑表达式为：F=START*T*S.电路图如下：01100111100010011111101011101101110010115STSTARTLED1U11B74LS08NU11C74LS08NR15330Ω057565558B.当抢答未开时或计时已结束，抢答无效，红灯亮。逻辑表达式为：F=TSTARTSSTARTTSSSTART电路图如下：STSTARTU11D74LS08NR16330ΩLED2U10B74LS00N6160590627.总体电路图将个部分电路连好，得到下图：8.心得体会：在实习的过程中遇到的问题相当多，但问题主要体现在以下这几方面：（1）逻辑问题：主要是因为对电路的设计不够全面，但只要做好前期工作（画出功能表、真值表并进行仿真）一般可以避免。（2）连线过程中的问题：如短路问题，串线问题。对于短路问题通常用以下方法就可以解决：A用万用表测量相对应的管脚是否连通；B用万用表测量管脚电压是否正常；如：我们接入5v电压后电路中每一元件的逻辑0应在0.5v以下，逻辑1应在3v以上；如果发现电压不合逻辑即可能出现6短路问题。对于串线问题通常用以下方法就可以解决：A仔细对照连线图与实际电路，查找连线中是否有不应有的节点；在实际连线中我们经常因在线路板中插错行、列而引发串线问题。B用万用表测量管脚电压是否正常；如果发现电压不合逻辑即有可能出现串线问题。C可以通过电路反映出的现象推出串线的位置。（3）布局问题：布局都于此次实习也是相当重要的，在做完脉冲电路、控制及显示电路后发现自己的布局很糟——计数电路剩余的地方太小了，从而后面的连线看起来相当混乱。（4）芯片问题与面包板接触问题：一般在排除以上问题后可能就是芯片问题与面包板接触问题——一般是因为面包板接触不良或芯片已坏导致；如在连CP电路时经检查线路，逻辑都无错误时我怀疑是芯片有问题，于是戟老师给了我好几片555让我检查，在给的四片芯片中只有一片可以产生正常的脉冲。经分析问题很可能是因为只有那一片芯片的“脚”与面包板接触良好，因为其它的芯片在其它面包板上可以产生正常的脉冲（在其它模块中也遇到了类似的问题）——对于这样的问题我一般会在相应的洞洞添上细铜丝，在对芯片的管脚做相应的“处理”就行。当然在实习的过程中也遇到芯片坏了的问题——只须换一块好的芯片就解决了。通过一周多的课程设计，我不仅加深了对数字电路知识的理解，而且学会了硬件电路的设计，仿真和检测的基本方法。一直以来，不论是学习CPLD还是单片机，我都是通过软件编程来实现需要的功能，直到这次课程设计，我才体会到硬件设计远比软件编程复杂的多。刚开始设计的时候，一头雾水，不知道该从哪下手。不了解芯片的管脚定义，不知道芯片的驱动电压，不会设计芯片的外围电路，使设计陷入了僵局。通过上网查资料，一次又一次尝试，慢慢在软件上把电路搭起来。可是从软件仿真到硬件实现仍然不易。软件仿真毕竟是理想情况下的试验，而实际中会有各种各样的意外情况，例如电压不稳，元件性能不一等等都会影响最后的结果。通过这次设计实习，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么。我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。9.参考文献：《数字电路课程设计》清华大学出版社《数字电路实验》电子工业出版社《数字电路逻辑设计》（第三版）高等教育出版社《数字电子技术基础》陕西师范大学出版社《数字电子技术基础》（第二版）高等教育出版社西安邮电学院电子工程学院课程设计过程考核表学生姓名班级/序号承担任务实验室（单位）所在部门实施时间2011年6月6日—2011年6月18日具体内容第一周周一：听老师讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；周二：选定题目，并设计电路，完成电路设计；周三：电路仿真；周四：领取元器件，开始组装电路；周五：组装电路；7第二周周一：组装电路；周二：老师验收电路；周三：写实验报告；周四：写实验报告；周五：实验总结；……指导教师（师傅）姓名范瑾职务或职称助教指导教师（师傅）对学生的评价学习态度□认真□一般□不认真学习纪律□全勤□偶尔缺勤□经常缺勤实践能力□很强□一般□较差指导教师（师傅）对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见指导教师（师傅）签字年月日西安邮电学院电子工程学院课程设计成绩鉴定表学生姓名班级/学号进行时间2011年6月6日—2011年6月18日成绩鉴定学习内容（20分）与教学任务计划结合程度（10分）与专业培养结合程度（6分）其它（4分）接受单位评价（20分）实践能力（10分）学习态度（6分）学习纪律（4分）报告鉴定（60分）报告内容与实践过程紧密结合（15分）报告内容与教学计划内容紧密结合（15分）报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数30分)8评阅教师姓名范瑾职称助教成绩评语评阅教师签字年月日