八路抢答器实训综合报告.docx

《数字逻辑电路》实训汇报

专 业： 自动化
学生姓名：
学 号： 1
指导老师： 游、文淼

6月 7日

多路智力竞赛抢答器设计和制作

1 整机设计
1.1 设计要求
(1). 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。   
(2). 要求有一个系统清除和抢答控制开关，由主持人控制。 
(3). 抢答器含有锁存和显示功效。 参赛选手进行抢答，锁存对应编号，，显示器上显示选手编号，期间不许可选手抢答并保持到主持人将系统清除为止。
1.1.1设计任务
(1)．依据基础设计任务要求，选择抢答器电路设计方案。 
(2)．抢答器关键由按键开关电路、RS触发锁存电路、编码器、译码器、数码管等部分组成组成。 
(3)．设计原理电路图并进行PCB布局布线、印刷电路板、腐蚀电路板、进行电路板打孔。 
(4)．按PCB图装配器件，并根据多路智力抢答器调试步骤，逐步进行调整和功效测试。
1.1.2性能指标要求
(1)．抢答器能够实现基础抢答；可同时供8名选手或8个代表队参与比赛，她们编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮编号和选手编号相对应。 
(2)．给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统清零和抢答开始。 
(3)．抢答器含有数据锁存和显示功效。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手编号，同时扬声器给出音响提醒。以后，封锁输入电路，严禁其它选手抢答。优先抢答选手编号一直显示在数码管，直到到主持人将系统清零为止。
1.2 整机实现基础原理及框图
1.2.1基础原理
S1-8为八位选手抢答开关，SW1单刀双掷开关设为主持人控制开关。当主持人控制开关置于清零状态时，RS触发器R端为低电平，输出端全部为低电平。于是4511BI为高，显示器灭灯；74LS148处于工作状态。当SW1置于开始状态，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态。74LS2791R、1S均为高电平，由真值表可知，输出1Q为低电平，从而使74LS148输入使能端为低电平有效，即抢答器处于等候工作状态。若有选手（假设为3号选手）按动抢答开关（即闭合S4），此时优先编码器74LS148输入端I3接低电平有效，则输出A2A1A0为100，A2A1A0分别接至3S、2S、1S，依据RS锁存器真值表，1Q2Q3Q输出分别为110，从而4511输入端DCBA为0011，经4511译码，显示器上显示“3”。和此同时，当74LS148输入端有一个为低电平时，GS为低电平有效，即标志译码器处于工作状态，从而使4S为0，此时4Q输出为高电平，致使EI为高电平，74LS148处于严禁工作状态，即输入不受许可。实现了优先抢答有效功效。抢答结束后，主持人拨动开关清零，数码管不亮，即恢复初始状态，进入下一轮抢答步骤。
图1.2.1 抢答器电路图
1.2.2总体框图
图1.2.2 抢答器原理图

2 各功效电路实现原理及电路设计
抢答电路功效有：分辨出选手按按钮前后，并锁存优先抢答者编号，供译码显示电路用；要使其它选手按钮操作无效。所以，选择优先编码器74LS148、 RS锁存器74LS279、译码显示电路4511、报警电路74LS86和74LS27完成上述功效。下面简述一下关键芯片作用和芯片管脚。

2.1 74LS148
74LS148 为 8 线－3 线优先编码器，共有 54/74148 和 54/74LS148 两种线路结构型式， 将 8 条数据线（0－7）进行 3 线(4-2-1)二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。 利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展。编码器在抢答电路中功效是判定抢答者编号。其引脚图及真值表以下图所表示。

图2.1 74LS148引脚图

表2.1 74LS148真值表
2.2 74LS279
74LS279是由4个RS锁存器组成，且均为和非门组成RS锁存器。其中，1S和3S有两个输入端，S1和S2均为相和关系。本设计中，将S2均接高电平，仅利用S1控制输出。其引脚图图四所表示，下表为SR锁存器功效真值表，值得注意是S和R不能同时为高电平，不然输出不确定。其引脚图及真值表以下图所表示。
图2.2 74LS279引脚图
表2.2 74LS279真值表
2.3 4511
4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管），显示器 BCD 码—七段码译码器，特点以下： 含有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功效CMOS电路能提供较大拉电流。可直接驱动LED显示器。
3 制作和调试过程
使用Protel 99 SE进行原理图和PCB图设计。原理图和PCB图见附录。
设计完成原理图和PCB图后，开始打印PCB并腐蚀。腐蚀完成后进行打孔。电路板完成后进行元件装配，将各元器件按原理图正确焊接在电路板上。
在调试过程中，出现蜂鸣器一直响着，经过测试，发觉有部分电路接地线路不够完善，最终使用跳线方法处理了这一问题。
4 电路测试
把控制开关设置为“清除”位置，用万用表检验RS触发器R端为低电平，输出端（4Q~1Q）全部为低电平。于是74LS48BI/RBO端=0，显示器灭灯；74LS148选通输入端，即ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。然后把控制开关拨到“开始”位置，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等候工作状态，给8路抢答输入端给上低电平输入信号，如当有选手将抢答按键按下时（如按下5S），74LS148输出A2A1A0=010，EI=0，经RS锁存器后，74LS279输出4Q,即CTR=1，BI/RBO =1，74LS279处于工作状态，输出端3Q2Q1Q=101，EI=0，经RS锁存器后，出“5”。另外，CTR=1，使74LS148仍处于严禁工作状态，其它按键输入信号不会被接收。 
4.1 测试仪器和设备
万用表 一台
抢答器电路板 一块
4.2 功效测试
当电路正常工作时，红色LED灯亮，蜂鸣器发出声音，当开关拨到蜂鸣器没有发出声音时，绿色LED灯亮；当按下按键，数码管则显示和其相对应数字，蜂鸣器无声；若再按下其它按键，数码管不改变其显示；再次拨动开关时，数码管上显示数字被清除，蜂鸣器发出响声，说明实现电路清除功效。
5 实训结论
经过此次课程设计巩固了我数电知识，深化了对关键知识点记忆和了解。在设计过程中，查阅资料，了解了各个芯片功效和原理，完善了我知识体系。
经过这次课程设计,我学到了很多书本上没有实际知识,熟悉了部分元器件、芯片灵活利用。在设计及制作过程中，碰到过部分困难。经过上网查询和问询老师将问题处理。而且在网上学习到了部分元器件组合起来作用，最关键是我能够自己思索，处理问题。经过这次实训我加强了我动手能力和处理问题能力，为未来学习和工作奠定了扎实基础。

参考文件
[1] 谢自美等编著.电子线路设计.试验.测试（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社,.
[2] 阎石编著.数字电子技术基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社,1998.
[3] 江国强编著.新编数字逻辑电路[M]. 北京：北京邮电大学出版社,.
[4]

附 录

1、 元件明细表
器件
数量
器件
数量
74LS148芯片
1块
1KΩ电阻
11个
74LS279芯片
1块
200Ω电阻
2个
74LS27芯片
1块
发光二极管
2个
74LS86芯片
1块
按键
8个
4511芯片
1块
单刀双掷开关
1个
蜂鸣器
1个
三极管
1个

2、 电路原理图

3、 PCB图