數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)---數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p>　　2010年 11月 22日</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的題目以及目的·····················&#

2、183;·········3</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)的題目·····················&#

3、183;··············3</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)目的················&#

4、183;·····················3</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)思路·········

5、83;·····························3</p><p>　　二、功能介紹··&

6、#183;····································

7、;······3</p><p>　　2.1 主要功能·························

8、··············3</p><p>　　三、總體方案設(shè)計(jì)過(guò)程·················

9、····················4</p><p>　　3.1 方案論證···········&#

10、183;······························4</p><p>　　四、主要芯片以及數(shù)碼管的

11、介紹</p><p>　　4.1 優(yōu)先編碼器 74LS148·····························

12、83;5</p><p>　　4.2 四R-S鎖存器 74LS279····························6<

13、/p><p>　　4.3 字符譯碼器 74LS48·····························7</p&

14、gt;<p>　　4.4 共陰極數(shù)碼管································&

15、#183;···8</p><p>　　五、元器件清單···························

16、3;···············9</p><p>　　六、設(shè)計(jì)總結(jié)················&#

17、183;····························9</p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目以及設(shè)計(jì)目的</p>

18、<p>　　1.1 設(shè)計(jì)題目</p><p><b>　　數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)目的</p><p>　?。?）熟悉集成電路的引腳安排。（2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。（3）了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。（4）了解數(shù)字搶答器的組成及工作原理。（5）熟悉數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)與制作。&l

19、t;/p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)思路</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)搶答器電路。</p><p>　?。?）組裝調(diào)試搶答器電路。</p><p>　?。?）通過(guò)電路圖連接實(shí)物圖。</p><p><b>　　二、功能介紹</b></p><p><b>　　2.

20、1 主要功能</b></p><p>　?。?）搶答器最多可供8名選手參賽，編號(hào)為1—8，每名參賽選手分別用一個(gè)開關(guān)（分別為S1—S8）控制，并設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清零以及搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。</p><p>　　（2）搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來(lái)，直到主持人清零。</p><p>　　（3）開關(guān)S作為清零及搶答控制

21、開關(guān)（由支持人控制），當(dāng)開關(guān)S被按下時(shí)搶答電路清零，當(dāng)開關(guān)松開以后則允許搶答。輸入搶答信號(hào)由搶答器按鈕開關(guān)S1—S8實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　（4）有搶答信號(hào)輸入（開關(guān)S1—S8中任意一個(gè)被按下）時(shí)，并顯示出對(duì)應(yīng)的組別號(hào)碼。此時(shí)，再按其他任何一個(gè)搶答器的開關(guān)均無(wú)效，指示燈依舊保持第一個(gè)開關(guān)按下時(shí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)不變。</p><p>　　三、總體方案設(shè)計(jì)過(guò)程 </p><

22、p><b>　　3.1方案論證</b></p><p>　　數(shù)字搶答器總體方框圖如圖1所示</p><p>　　其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，主持人將開關(guān)置于“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。選手可以進(jìn)行搶答，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。當(dāng)一輪搶答之后，禁止二次搶答、數(shù)碼管顯示器所顯

23、示的內(nèi)容為第一次搶答時(shí)所對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，指示燈依舊保持第一個(gè)開關(guān)按下時(shí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)不變，如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。</p><p>　　搶答器電路如圖2所示。</p><p>　　圖2 數(shù)字搶答器電路</p><p>　　該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按

24、鍵操作無(wú)效。</p><p>　　工作過(guò)程：開關(guān)S置于“清除”端時(shí)，RS觸發(fā)器的端均為０，４個(gè)觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于“開始”時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q=1，=1，74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，1Q＝１，使74LS148＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵

25、的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)，74LS148的此時(shí)由于仍為1Q＝１，使＝１，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將Ｓ開關(guān)重新置于“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。 </p><p><b>　　四、主要芯片的介紹</b></p><p>　　4.1 優(yōu)先編碼器 74LS148</p>&l

26、t;p>　?。?） 有些單片機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)字電路中，無(wú)法對(duì)幾個(gè)按鈕的同時(shí)響應(yīng)做出反映，如電梯控制系統(tǒng)在這 種情況下就出出現(xiàn)錯(cuò)誤，這是絕對(duì)不允許的于是就出現(xiàn)了74ls148優(yōu)先編碼器，先說(shuō)一下他的基本原理.他允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過(guò)在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)，當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。</p><p>　　圖4 74ls148真值表&l

27、t;/p><p>　　由74ls148真值表可列輸出邏輯方程為： </p><p>　　A2 = (I4+I5+I6+I7)IE </p><p>　　A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)·IE </p><p>　　A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)·IE 優(yōu)先編碼器 74ls148功

28、能表 從以上的的功能表中可以得出，74ls148輸入端優(yōu)先級(jí)別的次序依次為I7，I6，，I0 。當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級(jí)別高的輸入端沒有低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相應(yīng)該輸入端的代碼.。</p><p>　?。?）74LS148的引腳功能為：/EI為使能輸入端。</p><p>　　/I7-I0為輸入端口，它們的優(yōu)先級(jí)別為別為/I7,/I6,/I5,/I4,/I3,/I2,/I

29、1,/I0.</p><p>　　/CS為標(biāo)記輸入信號(hào)段，當(dāng)有一個(gè)輸入信號(hào)為有效低電平的時(shí)候，/CS就為低電平。當(dāng)/CS=0時(shí)，它可以編碼器的級(jí)聯(lián)。</p><p>　　/EO為使能輸出端，它可以做級(jí)聯(lián)和擴(kuò)展。</p><p>　　當(dāng)/EI=1時(shí)，不管I輸入什么，輸出都是為1。</p><p>　　當(dāng)/EI=0時(shí)，Y0-Y2根據(jù)/I7-/I0

30、的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行編碼。</p><p>　　4.2 四R-S鎖存器 74LS279</p><p>　　（1）四個(gè)鎖存器中有兩個(gè)具有置位端（SA，SB）。</p><p>　　當(dāng)S為低電平、R為高電平時(shí)，輸出端（Q）為高電平。當(dāng)S為高電平、R為低電平時(shí),Q為低電平。</p><p>　　當(dāng)S和R均為高電平時(shí)，Q被鎖在已建立的電平。當(dāng)S和R均為

31、低電平時(shí)，Q為穩(wěn)定的高電平狀態(tài),即屬于非法狀態(tài)。</p><p>　　對(duì)SA和SB，S的低電平表示只要有一個(gè)為低電平，S的高電平表示SA和SB均為高電平。</p><p>　?。?）原理：在74LS279中，由于4回路中2回路置位端為兩個(gè)，所以使用其一時(shí)，整理兩個(gè)置位輸入作為1使用，或?qū)⒘硪粋€(gè)輸入固定為“H”使用。另外，作為稍微變化74LS279的使用方法，也可以將3組作為RS鎖存器使用，

32、剩余的RS鎖存器作為2輸入邏輯與非門電路使用，復(fù)位輸入例如1管腳固定為“L”時(shí)其輸入為“H”，所以可構(gòu)成將2和3作為輸入，4作為輸出的二輸入邏輯與非門電路，此變換如圖3所示</p><p>　　圖5 74LS279管腳引線圖</p><p>　?。?）引腳功能定義：</p><p>　　1Q～4Q： 輸出端； </p><p>　　1S～

33、4S： 置位端（低電平有效）；</p><p>　　1R～4R： 復(fù)位端（低電平有效）。</p><p>　　（4） 圖4 真值表</p><p>　　4.3 字符譯碼器 74LS48</p><p>　?。?） 圖6 74LS48管腳引線圖<

34、/p><p>　?。?） 圖7 74LS48的真值表</p><p>　　根據(jù)74LS48的真值表可知：</p><p>　　/RBI為滅零輸入端，當(dāng)/RBI=’1’時(shí)，為不滅零。/LT為試燈輸入端。/BI為滅燈輸入端。/RB0為滅零輸入端。</p><p>　　當(dāng)/LT=0且/BI=1時(shí)，Ya-

35、Yg均輸出高電平，則說(shuō)明，試燈全亮。</p><p>　　當(dāng)/BI=0時(shí)，不論/LT與/RBI，A0-A3取任何值，Ya-Yg都輸出低電平。則，試燈均不亮。</p><p>　　當(dāng)/BI=1且/LT=1時(shí),則A0-A3的輸入，輸出不同的數(shù)值。</p><p>　　4.4 共陰極數(shù)碼管</p><p>　　圖8 數(shù)碼管的引腳圖</

36、p><p>　　7 段數(shù)碼管和74LS48的引腳鏈接起來(lái)時(shí)，在74LS48中的/BT和/LT的允許輸入下，當(dāng)74LS48的A0-A3不同的輸入，數(shù)碼管會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)字。</p><p><b>　　五、元件共有以下：</b></p><p>　　芯片74LS148、74LS48、74LS279各一個(gè)，共陰極數(shù)碼顯示器：1個(gè) </p>

37、<p>　　按鈕開關(guān)（四腳）：9個(gè)發(fā)光二極管：1個(gè)，電阻：510Ω（1個(gè)）、10K（9個(gè)）</p><p>　　面包板一塊、導(dǎo)線若干</p><p><b>　　六、 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)此次對(duì)數(shù)碼搶答器器材的組裝以及測(cè)試，讓我們得到了更多的學(xué)習(xí)和了解多功能的集成電路的特性以及廣泛運(yùn)用，親手接觸了集成電路與面包板

38、間的連線，對(duì)它的工作原理的理解，所以我個(gè)人認(rèn)為這次實(shí)際的手工操作很是成功。</p><p>　　首先了解什么是數(shù)字搶答器，它有哪些功能和特性、和一般的搶答器的區(qū)別，該電路的兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無(wú)效在本次的作業(yè)中主要芯分別是由：74ls148（優(yōu)先編碼器） 74LS48（譯碼器） 74LS279（鎖存器）各一個(gè)、數(shù)碼管、搶答

39、按鈕、電阻、以及很多導(dǎo)線組成， </p><p>　　而且在連接中要特別的小心，一步之錯(cuò)全盤皆輸。在優(yōu)先編碼器148的連接中大意的連接導(dǎo)線很可能使數(shù)碼管不能顯的數(shù)字，并且加深了對(duì)它們的功能運(yùn)用的了解 </p><p>　　74ls148基本原理 他允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過(guò)在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)，當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的

40、一個(gè)進(jìn)行編碼。</p><p>　　74ls148優(yōu)先編碼器管腳功能介紹:為16腳的集成芯片，電源是VCC(16) GND(8),I0—I7為輸入信號(hào)，A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)，IE是使能輸入端，OE是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端, 還有74LS279（鎖存器）74LS48（譯碼器）等等······</p><

41、p>　　通過(guò)此次的努力有的時(shí)候雖然連接好了電路，但和結(jié)果還有很大的距離。一次次的拆與再次的組裝元件，最后還是皇天不負(fù)有心人的得到了理想的結(jié)果，非常的興奮與開心，很有成就感似的， 此次課程設(shè)計(jì)從整理并大家進(jìn)行討論，在討論和實(shí)踐中完成了此次的課程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們遇見了一些設(shè)計(jì)和實(shí)際操作上的分歧，但是通過(guò)我們收集資料和相互的討論最終解決了當(dāng)中出現(xiàn)的許多問(wèn)題。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)實(shí)踐才是判斷真理的標(biāo)