合肥工業(yè)大學(xué)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板

1、 設(shè)計(jì)題目：智力競(jìng)賽電子搶答器設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）通道數(shù)8個(gè)，每路設(shè)置一個(gè)搶答按鈕,供搶答者使用。（2）電路具有第一搶答信號(hào)的鑒別和鎖存功能。在主持人將系統(tǒng)復(fù)位并發(fā)出搶答指令后,若參賽者按搶答開關(guān),則該組指示燈亮,顯示電路顯示出搶答者的組別,同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出“滴嘟”的雙音,音響持續(xù)23s。（3）電路應(yīng)具備自鎖功能,一旦有人事先搶答,其他開關(guān)不起作用。方案設(shè)計(jì)與論證（1）工作原理?yè)尨鹌魇菫楦?jìng)賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，競(jìng)賽者可以分為若干組，搶答時(shí)各組對(duì)主持人提出的問題要在最短的時(shí)間內(nèi)做出判斷，并按下?lián)尨鸢存I回答問題。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)人按下按鍵后，則在顯示器上顯示該組的號(hào)碼，發(fā)出警報(bào)，

2、同時(shí)電路將其他各組按鍵封鎖，使其不起作用。回答完問題后，由主持人將所有按鍵恢復(fù)，重新開始下一輪搶答。因此要完成搶答器的邏輯功能，該電路至少應(yīng)包括輸入開關(guān)、數(shù)字顯示、判別組控制以及組號(hào)鎖存等部分。根據(jù)題設(shè)要求，可得題設(shè)的總體設(shè)計(jì)思路框架如下：1-：制制利用編碼器74LS148對(duì)電路進(jìn)行輸入判斷,鎖存器搶普幵黃指示控制謙碼器獲取輸入信息;1-：制制利用編碼器74LS148對(duì)電路進(jìn)行輸入判斷,鎖存器搶普幵黃指示控制謙碼器獲取輸入信息;措示燈送入74LS279進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存于鎖存，最后送入74LS48數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示結(jié)果。其原理圖如下所示：wvVWVWVW10kQ萬(wàn)案一:利用74LS373鎖存

3、器和按鈕開關(guān)組成輸入部分，然后輸入數(shù)據(jù)送入74LS148編碼器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并反饋信息對(duì)74LS373進(jìn)行鎖存，最后利用74LS48數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示結(jié)果，并判斷是否驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。5VFEM口II?寸tAa74LS48D74S04D74LS148DULED1扌二鍵Wq-VW-VA-W74LS373DWUCQ口口口口UiQ口口QN刁XMM15V利用編程實(shí)現(xiàn)電子搶答器。方案比較：、，i)萬(wàn)案電路難易程度實(shí)現(xiàn)成本其它方案一難高電路復(fù)雜，不易調(diào)試方案二簡(jiǎn)單低電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)方案三簡(jiǎn)單高需要編程，比較難綜上可知：方案二是最優(yōu)方案，設(shè)計(jì)思路清晰，電路簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)；故選擇第二種方案。3、單元電

4、路設(shè)計(jì)整個(gè)電路分為輸入單元，編碼單元，譯碼單元，和鎖存單元，顯示單元和報(bào)警單元六個(gè)部分。（1）輸入單元：輸入部分由8個(gè)按鈕開關(guān)，排阻和74LS373鎖存器組成，在沒人搶答時(shí)，74LS373的使能端為為高電平，此時(shí)芯片處于工作狀態(tài)，輸入什么數(shù)據(jù)，就輸出什么數(shù)據(jù)。當(dāng)有人搶答時(shí)，使能端為低電平，電路輸入端被鎖存，輸出端繼續(xù)輸出鎖存前的數(shù)據(jù)，及輸出不受影響。（注意：要接上拉電阻，以防電源與地短接）電路結(jié)構(gòu)如下：74LS373DVXMM1R1+OTCVAqVW5V74LS373DVXMM1R1+OTCVAqVW5VVAVAr-Wr-VAr-VAr-Wr-所用到的芯片資料：74LS373真值表:引腳圖：V

5、AVAr-Wr-VAr-VAr-Wr-所用到的芯片資料：74LS373真值表:Vcc0?0?05050404LE2019IB171615141312111234567910OgDg&2GN&當(dāng)三態(tài)允許控制端0E為低電平時(shí)，Q0Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng)0E為高電平時(shí)，Q0Q7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端LE為高電平時(shí)，Q隨數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時(shí)，D被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng)LE端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV。（2）編碼單元：編碼單元由74LS148組成，當(dāng)主持人按下開關(guān)時(shí)，

6、芯片的使能端為低電平，電路開始工作，當(dāng)有人按下開關(guān)時(shí)，編碼器的結(jié)果被輸出到數(shù)碼管顯示。JJ6A7400NU電路原理圖如下：LED174LS148DJJ6A7400NU電路原理圖如下：LED174LS148D的引腳圖：4匚116VCC5匚215EO6匚30C14GS7匚4?133EI匚5122A2匚6111A1匚7100GND匚89!二A074LS148的真值表：inputsOutputsE01234567A2AlAOGSEOHXXXXXXXXHHHHHHHHXXXXXXXLXXXXXXLHXXXXXLHHXXXXLHHHXXXLHHHHXXLHHHHHXLHHHHHHHHHHHHLLLLLHL

7、HLLHHHLLHLHHHLHHHLLHLHLHLHLHLHLHLX1=1HHHHHH-HHH-LH數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)及顯示部分：此部分由74LS48譯碼器實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)；74LS48把74LS148編碼的結(jié)果進(jìn)行譯碼，然后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管進(jìn)行顯示。電路原理圖：CKU4VCC1614ABCDEFG121174LS48GND共陰極7段數(shù)碼管譯碼器(驅(qū)動(dòng))簡(jiǎn)介：為輸入，D為高位,為二進(jìn)制編碼；ag為輸出”髙電平有效，分別接共陰極數(shù)碼管的g引腳；7448允許輸入大于9;LT為燈測(cè)試輸入端CKU4VCC1614ABCDEFG121174LS48GND共陰極7段數(shù)碼管譯碼器(驅(qū)動(dòng))簡(jiǎn)介：為輸入，D為高位,為二進(jìn)制

8、編碼；ag為輸出”髙電平有效，分別接共陰極數(shù)碼管的g引腳；7448允許輸入大于9;LT為燈測(cè)試輸入端，低電平有效。LT=O時(shí)*數(shù)碼管7段同時(shí)得到高電平，以檢直數(shù)碼管答段功能；RB1為滅零輸入端，低電平有效。R8I=0時(shí)*多位數(shù)中不需顯示的0被熄滅；BI/RBO為滅燈輸入/滅零輸出揣，低電平有效。輸入BI=0時(shí),各段全滅：作輸出時(shí)r若RBO-Or表示已將本該顯示卻不需顯示的0熄滅了4）鎖存及報(bào)警單元：開始時(shí)，74LS373處于工作狀態(tài)，74LS148處于非工作狀態(tài)，此時(shí)數(shù)碼管無(wú)顯示；當(dāng)主持人按下開關(guān)，兩個(gè)芯片都處于工作狀態(tài)；此時(shí)如果有人按下按鈕，及有低電平輸入時(shí)，編碼器LS148的GS端的輸出結(jié)

9、果反饋到鎖存器74LS373的使能端，使鎖存器的輸入端失效，而輸出端保持不變，同時(shí)發(fā)出警報(bào)，達(dá)到鎖存的目的。電路原理圖為：=4、具體電路在.multisim下5VLED1FEM口II?寸tAaQ.s00.;GoOQfrcoEHsHr74LS48D74S04D74LS148DU扌二鍵74LS373DW口口口口UiQ口口QN刁XMM1UCQ5V5VWq-VW-VA-WA/WVW-W一；-VW；-WV一；VArl；LUST你Q材料清單為：編號(hào)類型數(shù)量其它1數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)板1274LS3731374LS1481474LS001574LS0416R110K5.調(diào)試分析及調(diào)試中所遇問題及解決方法。在按原理圖

10、連接好電路后，并不能成功的工作；故進(jìn)行一步一步的調(diào)試；在調(diào)試過(guò)程中需要對(duì)電路的原理必須掌握，在這種我遇到很多問題，但在自己仔細(xì)琢磨和請(qǐng)教老師下，都一一的解決了。編號(hào)調(diào)試遇到問題分析問題解決方法問題1數(shù)碼管顯示亂碼數(shù)碼管輸入接反譯碼器輸入數(shù)據(jù)不對(duì)反接數(shù)碼管輸入線后，顯示正常問題2打開開關(guān)，電路似乎供電不足可能某處短路檢查線路，發(fā)現(xiàn)主持人開關(guān)處上拉電阻未接，加上后，電路正常工作問題3數(shù)據(jù)不能鎖存是否接線錯(cuò)誤，或者接觸不良通過(guò)對(duì)關(guān)鍵處電平檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)接觸不良問題4蜂鳴器不能報(bào)警(1)蜂鳴器壞了(2)電路不對(duì)電路與的時(shí)候，直接相接，沒用與門電路，加上與門后，正常工作在排除完電路中上述問題后，電路正常工作

11、。當(dāng)主持人未按下開關(guān)時(shí)，此時(shí)搶答無(wú)任何反應(yīng)；當(dāng)主持人打開開關(guān)，當(dāng)有人按下?lián)尨鹌鲿r(shí)，數(shù)碼管立即顯示所按按鈕者的編號(hào)，同時(shí)發(fā)出報(bào)警聲，此時(shí)如有其他人搶答，無(wú)任何反應(yīng)，任然顯示第一個(gè)搶答者的編號(hào)；如果主持人拉起開關(guān)時(shí)，電路清零，回到最初狀態(tài)，等待下一次的搶答。綜上述，電路完全符合要求。6心得和體會(huì)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，遇到不少的問題。一開始不知道該使用什么芯片去做實(shí)驗(yàn)，只能先搜資料，熟悉芯片的功能，看看哪些芯片能達(dá)到編碼，譯碼，鎖存等，并注重他們?cè)趺词褂?。?jīng)過(guò)資料的搜集，基本確定了用哪類芯片達(dá)到哪類功能。然后就研究電路圖，仔細(xì)對(duì)照真值表連接電路圖，并畫好電路圖草稿；并用multisim進(jìn)行仿真，不斷的進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)然遇到的問題遠(yuǎn)不止這些，不過(guò)現(xiàn)在回想起來(lái)都是一些很低級(jí)的錯(cuò)誤，有時(shí)候是因?yàn)榇中拇笠庠斐傻腻e(cuò)誤，有時(shí)候是因?yàn)闆]有認(rèn)真看芯片的真值表而造成的。經(jīng)過(guò)了這次課程設(shè)計(jì)，我收獲良多。在一開始的時(shí)候，很擔(dān)心自己不能完成實(shí)驗(yàn)，但總