数字电路实习-抢答器.doc

西安邮电学院
数字电路课程设计报告书
——数字抢答器

学院名称
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学生姓名
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专业名称
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班 级
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实习时间
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一．题目：数字抢答器
二．任务和要求：数字抢答器允许在规定的时间内进行抢答,可以数字显示抢答者的序号,并配有相应的灯光指示.对犯规的抢答者,除用灯光报警外,还应显示出犯规者的序号,若规定抢答时间已过,要求告示任何输入的抢答信号君无效,除非重新下达抢答命令.
1. 此抢答器要求有四路，抢答后其余人抢答无效；
2．抢答时间为10秒，在此期间内的抢答视为有效，并用灯指示；
3．抢答开始前及计时结束后抢答无效，并用灯指示。

三．总体方案的选择：
控制电路
计时电路
时钟电路
显示驱动电路
抢答电路
译码电路
显示驱动电路
主持人电路
状态电路

四．单元电路的设计
1. 时钟电路
时钟电路采用555产生1Hz的脉冲信号，电路图如下：
2. 抢答锁存电路:
在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由75来实现，当74LS75的4，13号管角的信号为“0”时，它将保持原来的状态，拒绝之后接收到的任何输入信号，如此即可实现锁存。
74LS75真值表：
1C2C
3C4C
Q
1
1
1
0
X
0
X
0
Qn
当有一组队员按下开关后，Q1’,Q2’,Q3’,Q4’中有一个信号为1，则它们四个通过与非门后的信号为1，在通过非门后，它变为0，送到75的1C2C,3C4C端口，保持状态不变，实现锁存功能。
译码电路：
当某个队员正常抢答上以后，要显示他的编码号，必须把该信号转换为二进制代码。其关系为：
Q1
Q2
Q3
Q4
A
B
C
D
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
由上真值表知：
； ； C=Q4； D=0；
综上可得到抢答锁存电路的电路图

3.计时电路：
计时电路采用161芯片，产生10秒的倒计时
161功能表如下：

状态转移图如下：
0110
0111
1000
1001
1111
1010
1110
1101
1100
1011

计时到0后，由主持人电路产生置数信号，使161载入初值0110.
电路图如下：

4. 计数器的译码显示电路：
两片74LS48的译码电路相同，连接图如下：
g
f

5. 控制电路
控制电路输入主持人电路的RESET，START信号，抢答器电路产生的S信号，计时器产生的T信号，输出各复位和使能信号。
电路图如下：

6.状态电路
状态电路用绿色发光二极管表示抢答有效，红色表示抢答无效。
A.当抢答开始并且及时未到0，抢答有效，绿灯亮
逻辑表达式为：F=START*T*S.
电路图如下：

B.当抢答未开时或计时已结束，抢答无效，红灯亮。
逻辑表达式为：F=
电路图如下：

7.总体电路图
将个部分电路连好，得到下图：

8.心得体会：
在实习的过程中遇到的问题相当多，但问题主要体现在以下这几方面：
（1）逻辑问题：主要是因为对电路的设计不够全面，但只要做好前期工作（画出功能表、真值表并进行仿真）一般可以避免。
（2）连线过程中的问题：如短路问题，串线问题。
对于短路问题通常用以下方法就可以解决：A用万用表测量相对应的管脚是否连通；B用万用表测量管脚电压是否正常；如：我们接入5v电压后电路中每一元件的逻辑0应在0.5v以下，逻辑1应在3v以上；如果发现电压不合逻辑即可能出现短路问题。
对于串线问题通常用以下方法就可以解决：A仔细对照连线图与实际电路，查找连线中是否有不应有的节点；在实际连线中我们经常因在线路板中插错行、列而引发串线问题B用万用表测量管脚电压是否正常；如果发现电压不合逻辑即有可能出现串线问题。C可以通过电路反映出的现象推出串线的位置。
（3）布局问题：布局都于此次实习也是相当重要的，在做完脉冲电路、控制及显示电路后发现自己的布局很糟——计数电路剩余的地方太小了，从而后面的连线看起来相当混乱。
（4）芯片问题与面包板接触问题：一般在排除以上问题后可能就是芯片问题与面包板接触问题——一般是因为面包板接触不良或芯片已坏导致；如在连CP电路时经检查线路，逻辑都无错误时我怀疑是芯片有问题，于是戟老师给了我好几片555让我检查，在给的四片芯片中只有一片可以产生正常的脉冲。经分析问题很可能是因为只有那一片芯片的“脚”与面包板接触良好，因为其它的芯片在其它面包板上可以产生正常的脉冲（在其它模块中也遇到了类似的问题）——对于这样的问题我一般会在相应的洞洞添上细铜丝，在对芯片的管脚做相应的“处理”就行。当然在实习的过程中也遇到芯片坏了的问题——只须换一块好的芯片就解决了。

通过一周多的课程设计，我不仅加深了对数字电路知识的理解，而且学会了硬件电路的设计，仿真和检测的基本方法。
一直以来，不论是学习CPLD还是单片机，我都是通过软件编程来实现需要的功能，直到这次课程设计，我才体会到硬件设计远比软件编程复杂的多。刚开始设计的时候，一头雾水，不知道该从哪下手。不了解芯片的管脚定义，不知道芯片的驱动电压，不会设计芯片的外围电路，使设计陷入了僵局。通过上网查资料，一次又一次尝试，慢慢在软件上把电路搭起来。可是从软件仿真到硬件实现仍然不易。软件仿真毕竟是理想情况下的试验，而实际中会有各种各样的意外情况，例如电压不稳，元件性能不一等等都会影响最后的结果。
通过这次设计实习，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么。我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。

9.参考文献：
《数字电路课程设计》 清华大学出版社
《数字电路实验》 电子工业出版社
《数字电路逻辑设计》（第三版） 高等教育出版社
《数字电子技术基础》　 陕西师范大学出版社
《数字电子技术基础》（第二版） 高等教育出版社

西安邮电学院 数字电路课程设计 成绩鉴定表
学生姓名

班级/学号

承担任务实验室（单位）

所在部门

实施时间

具体内容
第一周
讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；
第二周
组装电路;老师验收电路;写实验报告；实验总结；
成绩鉴定
学习内容
（40分）
基本功能完成情况（25分）

扩展功能完成情况（20分）

其它（5分）

接受单位评价
（20分）
实践能力（10分）

学习态度（6分）

学习纪律（4分）

报告鉴定
（40分）
报告内容与实践过程紧密结合（20分）

报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数 20分）

评阅教师姓名
朱旭花
职称
讲师
成绩

评语

评阅教师签字

年 月 日

7