数字电路课程设计报告3.docVIP

数字电路课程设计报告 设计课题： 制作多路数字抢答器 专业班级： 09电气技术教育 学生姓名： 邓勇平 学　 号： 090805022 指导教师： 乐江源 设计时间： 2011年6月5日 一、设计任务与要求 (1) 抢答器同时供九名选手或九个代表队比赛，分别用八个按钮S0~ S8 表示； (2) 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制； (3) 抢答器具有锁存与显示功能，即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手抢答之后，其他选手再抢答，无效； (4) 抢答器具有报警功能，每一名选手抢答后扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间1 s 左右（时间可以通过秒脉冲自行设定）。 二、方案设计与论证 抢答器主要用于选手做抢答题时，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，数字抢答器杜绝了人为因素的影响，体现了公平、公正、公开的原则。 图1为数字抢答器为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清除0状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置开始0状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示扬声器提示。当一轮抢答之后，禁止二次抢答、 扬声器发出声响约1s。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除0状态开关。 图1 数字电路抢答器总体方框图 基于上述原理，我们有两种方案可供参考： 方案一 用二极管进行编码，CD4511做译码电路，NE555做脉冲发生电路以控制声响持续时间，总体电路如图2所示。 图2 基于CD4511的九路抢答器的核心电路图 方案二 用74LS148进行编码，74LS48进行译码，74LS279 进行锁存，NE555做振荡电路，蜂鸣器进行报警，电路图如图3所示。我们以八路抢答为例。  图基于74LS148、74LS48、74LS279的三、特殊器件介绍 3.1 LED显示器件 LED是Light Emitting Diode的缩写，直译为光发射二极管，中文名为发光二极管。由于作为单个发光元素LED发光器件的尺寸不能做的太小，对于小尺寸的LED显示器件，一般是笔划段型的，广泛用于显示仪表之中；大型尺寸的一般是点阵型器件，往往用于大型的和特大型的显示屏中 LED显示器件有共阴极和共阳极两类，对于笔划段型的如图4所示。图() 是共阳极的示意图，图()是共阴极的示意图。LED发光二极管由砷化镓、磷砷化镓等半导体材料制成。LED显示器件的供电电压仅几伏，可以和TTL集成电路匹配，单个发光二极管的电流从零点几毫安到几个毫安。它是一种主动发光器件，周围光线越暗，发光显得越明亮，有红、绿、黄、橙、蓝等几种颜色。 (a) 笔划段型显示器 (b) 点阵型显示器 (c) 共阳极型显示器 (d) 共阴极型显示器图4 笔划段型和点阵型显示器的示意图字符显示器：分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而LED数码显示器是最常见的。通常（a）引线图 （b）七段字形组合情况 图七段LED数码管有绿、黄等颜色。LED的死区电压较高，工作电压大约1.5~3V，驱动电流为几十毫图是七段LED数码管的引线图和显示数字情况。74LS47译码驱动器输出低电平有效，所以配接的数码管须采用共阳极接法；而译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采用共阴极接法。数码管常用型号有BS201、BS202等。图（a）是共阴式LED数码管的原理图，使用时，公阴极接地，7个阳极a~g由相应的BCD七段译码器来驱动，如图（b）所示。图（a） 共阴式LED数码管）LED数 3.2 CD4511 3.2.1 CD4511的各引脚CD4511是一个用于驱动共阴极 LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器引脚排列如图 所示其中A、B、C、D为 BCD 码输入，A为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。