實(shí)習(xí)報(bào)告數(shù)字搶答器

1、數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字搶答器學(xué)院名稱：電子工程學(xué)院學(xué)生姓名：范志豪專業(yè)名稱：光電信息科學(xué)與工程班 級： 光電1308班實(shí)習(xí)時間：2015年6月8日 2015年6月19日西安郵電大學(xué) 數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì) 過程考核及成績鑒定表學(xué)生姓名 范志豪班級/學(xué)號光電1308 05138224承擔(dān)任務(wù)實(shí)驗(yàn)室（單位）電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)部所在部門電子工程學(xué)院實(shí)施時間2012年 6 月8日 2012年 6月19日課程設(shè)計(jì)過程要求優(yōu)良中及格不及格電路功能搶答功能正確，顯示正確犯規(guī)顯示正確復(fù)位功能正確超時功能正確可以繼續(xù)搶答電路質(zhì)量電路運(yùn)行穩(wěn)定元件布局合理連線簡潔回答問題 分析問題、解決問題能力電路原理清楚，能抓住

2、重點(diǎn)設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)思路清晰、圖表齊全、各部分電路說明正確。學(xué)習(xí)態(tài)度 認(rèn)真 一般 差學(xué)習(xí)紀(jì)律 好 一般 差實(shí)習(xí)綜合成績 優(yōu)秀 良好 中等 及格 不及格 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)報(bào)告 一課程設(shè)計(jì)題目：四路數(shù)字式搶答器二任務(wù)和要求：設(shè)計(jì)一個數(shù)字式搶答器，具體要求如下： 1要求至少控制四人搶答，允許搶答時間為10秒，輸入搶答信號實(shí)在“搶答開始”命令后的規(guī)定時間內(nèi)，顯示搶先搶答者的組號；亮綠燈。2在“搶答開始”命令前搶答者，顯示違規(guī)搶答者的組號；亮紅燈。3在“搶答開始”命令發(fā)出后，超過規(guī)定的時間無人搶答，顯示無用字符（可自行確定）。4選做：不僅能顯示搶答者的序號并且能顯示搶答次

3、序。三總體方案的選擇方案一:其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥接VCC，搶答器處 于禁止?fàn)顟B(tài)，組號顯示器顯示“0”，定時器顯示時間(9秒)； 若有隊(duì)員在此時搶答，則表示犯規(guī)，違規(guī)報(bào)警電路的紅燈亮，并顯示其組號；由于鎖存電路的原因，只記錄下第一組的組號。在主持人讀完題目后，將開關(guān)接上電源，宣布"開始"搶答，定時器開始計(jì)時，選手在10秒內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、綠燈提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示經(jīng)過的時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清零”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。方案二：方案二與方案一的原理大致相同，區(qū)別在于方案二是

4、“先鎖后編”，后者是“先編后鎖”。由于方案以采用“先鎖后編”的電路設(shè)計(jì)，而在數(shù)電課程學(xué)習(xí)的過程中，設(shè)計(jì)電路也主要用的是這種方法，故采用方案一設(shè)計(jì)電路。四單元電路的設(shè)計(jì)     1.脈沖電路：         由555電路提供CP脈沖信號2.編碼電路設(shè)計(jì)在這一部分，采用74LS148優(yōu)先編碼器，將4路搶答輸入信號編碼為3位編碼信號，用來供D鎖存器判斷，下面是74LS148的真值表和管腳圖。74LS148真值表74LS148管腳圖下表為在搶答過程中74LS14

5、8的對應(yīng)關(guān)系：D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2EIGSEO1111111111101010111111011001110111111010011110111100100111110111110001綜上可得到搶答編碼電路的電路圖如下：3.搶答鎖存顯示電路：在這一部分，最主要的是鎖存電路，鎖存電路主要由7475來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)74LS75的4，13號管角的信號為“0”時，它將保持原來的狀態(tài)： 當(dāng)有任一組隊(duì)員按下開關(guān)后（低電平有效），由于經(jīng)過了74LS148優(yōu)先編碼器，故將其輸出接在74LS75的D0，D1，D2，當(dāng)74LS148輸入端有一個輸入為0，其輸出端EO為1，將其取反接入

6、74LS75的使能端EN，來控制74LS75的鎖存；當(dāng)其處于鎖存狀態(tài)，其輸出在通過非門后，接入74LS48，將74LS75的輸出轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼，然后通過數(shù)碼管顯示，其對應(yīng)關(guān)系為：ABCD數(shù)碼管顯示0000010001010021100300104綜上可得到搶答鎖存電路的電路圖如下： 4.計(jì)時電路：      此電路采用摸10的倒計(jì)時電路，用一片74LS161來實(shí)現(xiàn)。有效狀態(tài)為01101111，經(jīng)過7404反相器后，為1001 0000，即從9到0。置入端ABCD接0110，RCO取反后與主持人開關(guān)相與非接置數(shù)端Lo

7、ad，ENP，CLR均接高，RCO取反后與74LS148的GS端相與，輸出接入ENT端。計(jì)時電路實(shí)現(xiàn)的主要功能是：1，當(dāng)主持人開關(guān)未按下時，始終顯示9不變；2，當(dāng)主持人開關(guān)按下后，開始倒計(jì)時，若在倒計(jì)時結(jié)束時沒人搶答，則停止計(jì)數(shù)，黃燈亮；3，當(dāng)主持人開關(guān)按下后，在計(jì)時未結(jié)束前，有人搶答，則停止計(jì)數(shù)，綠燈亮。 74LS161真值表和管腳圖故計(jì)時電路的電路圖如下： 5. 違規(guī)報(bào)警電路:   此電路是當(dāng)在主持人沒有接上開關(guān)之前, 有人搶答, 則紅燈(R) 亮并顯示其組號,當(dāng)主持人接上開關(guān),表示其正確搶答，當(dāng)有人搶答，綠燈

8、亮。用H和L分別表示主持人停止和開始，R和G分別表示違規(guī)搶答和正常搶答。違規(guī)報(bào)警電路電路圖如下：違規(guī)報(bào)警電路關(guān)系表:控制端HLRG有人搶答1010有人搶答0101無人搶答1000無人搶答0100 五畫總體電路圖  六、元器件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備清單器件名稱數(shù)量面包板1塊150K電阻1只4.7K電阻1只100電阻5只0.01uF瓷介電容1只4.7uF電解電容1只共陰極型LED數(shù)碼管2只NE555定時器1個74HC148優(yōu)先編碼器1個74LS161計(jì)數(shù)器1個74LS48譯碼器2個74HC08與門1個74HC04非門2個數(shù)字萬用表1個導(dǎo)線若干74HC00 2輸入與非門1個74HC20 4輸

9、入與非門1個刨線鉗1個七電路的輸入、輸出信號波形 計(jì)時電路各輸出端的輸出波形八發(fā)生的問題及解決的方法 1.   實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先熟悉各個元器件的引腳圖和相關(guān)功能并反復(fù)檢查，設(shè)計(jì)電路圖，包括各部分的電路圖和總體電路圖，并嘗試用軟件仿真，以增強(qiáng)電路實(shí)際實(shí)施的正確性。 2.在連接好第一個555脈沖電路后，插上穩(wěn)壓源后發(fā)光二極管 卻不亮，檢查電路連接也正確，請教老師后，才知是LED燈已被燒壞，后換了一個新的，加上一個限流電阻，接上同等數(shù)值的穩(wěn)壓源后，燈開始正常顯示。這加深了我對二極管正向?qū)〞r壓降很小的特性的理解，此后的信號燈也都加了限流

10、電阻，以防其被燒壞。 3.計(jì)時部分連接好，加電源數(shù)碼管卻無示數(shù)，原來是沒給共陽極的數(shù)碼管供電。面包板其實(shí)分了4塊，每塊都有ABCDEFJH等列，是相互獨(dú)立的，所以要把它們的高，低電平分別接一塊，這樣才能真正形成一個相通電路，每個模塊都能供電。 4.計(jì)數(shù)器工作不正常，即剛給其供電，計(jì)時的數(shù)碼管顯示為一個常數(shù)且保持不變，則說明使能端ENT的控制電路有問題，一直有人搶答，故再對照其表達(dá)式，重新檢查電路，果然有線路連錯。  九分析和總結(jié)      此次課程設(shè)計(jì)具有一定的難度，主要是由于對實(shí)驗(yàn)器材操作的生疏，連導(dǎo)線長度的截取都把握不好，布線不合理，有的地方線路擁擠，而有的卻極其稀疏。芯片的布局也未考慮周到，徒增加了一些導(dǎo)線的路徑長度