数字电子技术课程设计
题目: 八路智力竞赛抢答器设计
姓名:
专业: 电子科学与技术
班级: 122班
学号:
指导教师:
20 年月日
安徽科技学院理学院
八路智力竞赛抢答器设计
一、课程设计题目(与实习目的)
(一)、题目:八路智力竞赛抢答器设计
(二)、实习目的:
1.进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2.熟悉几种常用集成数字芯片的功能与应用,并掌握其工作原理,进一步学会使用其进行电路设计。
3.了解数字系统设计的基本思想与方法,学会科学分析与解决问题。
4.培养认真严谨的工作作风与实事求就是的工作态度。
5.数点课程实验就是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会,增强动手实践的能力。
二、任务与要求
实现抢答器的方法很多,如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等,都可以组成抢答器系统。
(1)抢答器设计要求
设计一个抢答器,基本要求:
1、抢答器可以实现基本抢答;可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,她们
的编号分别就是0、1、2、3、4、5、6、7,各用一个抢答按钮,按钮的编号与
选手的编号相对应,分别就是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
2.给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)
与抢答的开始。
3.抢答器具有数据锁存与显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,同时扬声器给出音响提示。此外,要封锁输入电路,禁止其她选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
三、总体方案的选择
(1)总体方案的设计
针对题目设计要求,经过分析与思考,拟定以下二种方案:
方案一:该方案就是将抢答按钮先直接与锁存器而不就是优先编码器相连,将最先抢答的选手的编号锁定,再依次经过优先编码器、译码器与七段显示器,最后显示的就是抢答选手的编号,经过优先编码器后的信号到单稳态触发器,单稳态触发器又与报警电路直接连接,所以显示编号的同时可以发出报警信号。另外由主持人控制开关与其她部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路与报警部分电路的控制。
主体框图如下:
图1 八路智力抢答器方案一设计框图
方案二:主持人按动开始抢答的开关后,最先抢答的选手的电平信号先经过优先编码器,再依次经过数据锁存器,此时已经限制了其她选手的抢答,信号再经过译码器与七段数码显示器,将最先抢答的该选手的编号显示出来,并同时产生报警信号,到此完成的就是抢答功能;如果没有人抢答, 30秒减计数器减到00时也会发出报警信号,此就是完成计时功能。
主体框图如下:
图2 八路智力抢答器方案二设计框图
(2)总体方案的选择
相比之下,第二种方案更好些。它的优点表现在以下几个方面:这种方案原理比较简单。主持人对整体电路的控制只需几个门电路就可完成,不必用特别的芯片来组成控制电路;更容易实现报警提示功能,在有选手抢答后或者计时开始与结束时。既减少了布线使整个电路更直观简单,又降低了产生错误的可能性。
四单元电路的设计
1、设计所使用的元件及工具:
74LS48 ---------------------------- 3个;
74LS279 ----------------------------------- 1个;
74LS192 -------------------------------- 2个;
74LS148 --------------------------------------- 1个;
74LS00 ---------------------------- ------3个;
74LS10 ------------------------------------------- 1个;
发光二极管--------------------------------------------- ------1个;
555 ----------------------------------------------------- 1个;
电容: 0、1μf ----------------------------------------------1个;
0.01μf -----------------------------------------------1个;
电阻: 10kΩ------------------------------------------------------------ ---------9个;
15KΩ ----------------------------------------------1个;
1kΩ ------------------------------------------------1个;
68KΩ------------------------------------------------1个实验板一块;
万用表一个;
钳子一个;
导线若干。
2、各个单元电路
(1)抢答电路设计
抢答电路的功能有两个:一就是能分辨出选手按按钮的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;二就是要使其她选手的按钮操作无效。因此,选用优先编码器74LS148与RS锁存器74LS279以及译码显示电路完成上述功能。
抢答器电路
工作原理:SW1-8为八位选手的抢答开关,SW9单刀双掷开关设为主持人控制开关。当主持人控制开关置于清零状态时,RS触发器的R端为低电平,输出端全部为低电平。于就是74LS48的BI为高,显示器灭灯;74LS148的选通输入端ST为高电平,74LS148处于工作状态,此时锁存电路不工作。当SW9置于开始状态,优先编码电路与锁存电路同时处于工作状态。74LS279的1R、1S均为高电平,由真值表可知,输出1Q为低电平,从而使74LS148输入使能端为低电平有效,即抢答器处于等待工作状态。若有选手(假设为3号选手)按动抢答开关(即闭合SW4),此时优先编码器74LS148输入端I3接低电平有效,则输出A2A1A0为100,A2A1A0分别接至4S、3S、2S,根据RS 锁存器真值表,2Q3Q4Q输出分别为110,从而74LS48的输入端DCBA为0011,经74LS48译码,显示器上显示“3”。与此同时,当74LS148输入端有一个为低电平时,GS为低电平有效,即标志译码器处于工作状态,从而使1S为0,此时1Q输出为高电平,致使EI 为高电平,74LS148处于禁止工作状态,其她选手抢答按钮的输入信号不会被接受。这就保证了抢答者优先性以及抢答电路的准确性。抢答结束后,主持人开关置于清零状态,数码管变灰,一切恢复初始状态,以便进入下一轮抢答环节。
