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S0S7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 74LS14874LS148 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（07）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 74LS27974LS279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 45114511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（4Q1Q）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1K电阻11个74LS279芯片1块200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