数电课程设计8路智力竞赛定抢答器.docVIP

电气与电子信息工程学院 数字电子技术课程设计报告 设计题目：8路智力竞赛定时抢答器 专业班级： xxx 学生姓名： xxx 学 号： xxx 指导教师： xxx 设计时间： 2013.06.17－2013.06.28 8路智力竞赛定时抢答器 设计任务及要求 本课程设计的基本任务，通过指导学生循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深学生对理论知识的理解，有效地提高了学生的动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。重提高学生在数字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。 设计的作用、目的 通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下 1.掌握数字逻辑电路分析和设计的基本方法 ⑴根据设计任务和指标，初选电路； ⑵通过调查研究、设计计算，确定电路方案； ⑶选测元器件，安装电路，独立进行试验，并通过调试改进方案； ⑷分析课程设计结果，写出设计总结报告。 2.培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力 ⑴学会自己分析、找出解决问题的方法； ⑵对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案； ⑶掌握一些测试电路的基本方法，课程设计中出现一般故障，能通过“分析、观察、判断、试验、再判断”的基本方法独立解决； ⑷能对课程设计结果进行分析和评价。 3.掌握安装、布线、调试等基本技能 ⑴掌握常用的仿真软件，并能够利用仿真软件进行一定的电路调试、改进； ⑵掌握数字电路布线、调试的基本技巧； ⑶巩固常用仪器的正确使用方法。 4.培养学生的实践能力 通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。 设计过程 方案设计与论证 抢答器的总体框图： 图2-1-1所示电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。扩展电路完成定时抢答的功能以及报警功能。图1所示电路的工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间（30s），当主持人将控制开关置于 “开始”时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能： （1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号； （2）扬声器发出短暂声响； （3）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答； （4）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。 单元电路设计 时间脉冲产生电路的设计 由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源 计数电路的设计 该电路主要是对选手抢答的时间进行限制，可根据实际情况来设定。我们设定的有效抢答时间是30S，且是30进制的减法器，这样更加具有人性化，能使选手客观的感觉到剩余的时间是多少。我们选用的是74LS192芯片。（如图） 通过两片74LS192级联，U2的减记数时钟输入端接时钟脉冲产生电路、U2的进位输出端（BO）接U1的减记数时钟输入端。即当U2从9跳变到0的时候给U1一个有效的信号，使得其计数。 抢答电路的设计 抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图所示： 八路抢答器的工作原理是：当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q～1Q）全部为低电平。于是74LS48的BI=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I