数字电路课程设计报告-四路数字式数字抢答器.doc

西安邮电学院
数字电路课程设计报告书
——数字抢答器
系部名称
:
通信工程系
学生姓名
:
专业名称
:
通信工程
班级
:
通工0503
实习时间
:
2007年12月10日至2007年12月21日
课程实践报告
一课程设计题目:
四路数字式抢答器
二任务和要求:
(1) 要求控制四人抢答,允许抢答时间为40秒,输入抢答信号是在“抢答开始”命令后的规定时间内,显示抢答者的序号,相应的绿灯亮。
(2) 在抢答开始命令前开始抢答者,显示违规抢答者的序号,并且相应的红灯亮。
(3) 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在数码管上显示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
(4)参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。
(5) 如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,红灯亮抢答结束,定时显示器上显示0。
附加功能:(1) 在定时时间已到,无人抢答时,可实现超时抢答,红灯亮表示超时,绿灯亮表示有选手抢答,显示器上显示选手的编号和抢答的时间。并实现对选手编号的锁存。
(2) 计时模块采用倒计时实现。
三实验仪器设备:
设备名称
数量(个)
设备名称
数量(个)
74LS75
1
74LS161
2
74LS48
3
74LS04
2
74LS00
2
555
1
74LS08
1
面包板
1
74LS20
1
电阻
6
数码管
3
发光二极管
红色1个,绿色2个
电容
/
导线
若干
钳子
1
万用表
1
四设计原理:
输入控制电路
此部分要求能够区分输入的抢答信号是否有效。若抢答信号是在“抢答开始”命令下达之后发出,该抢答信号有效,输入控制电路应发出“抢答有效”信号,并配合抢答锁定电路使数码管显示抢答者的组号。
抢答锁定电路
抢答锁定电路要求能够确定第一个输入的抢答信号,并保持该信号不变,同时使后输入的信号无效。
抢答灯光指示电路
灯光只是电路用来表示抢答信号是否有效,其中红灯亮灭表示该行为属于违规行为与否,绿灯亮灭表示有选手抢答与否。这两路灯随机组合实现电路中的所有功能。抢答者若在规定时间内抢答,绿灯亮则表示“有效”;否则,表示“无效”。超时或超前抢答时红灯亮,否则一直保持灭的状态。
控制电路定时
定时控制电路要求在“抢答开始”命令下达后才能开始计时,经过规定的时间,发出抢答时间到的信号,即红灯亮,并实现停止计时。此时数码管显示“0”字符,表示无人抢答。
编码电路和显示电路
编码电路是最先抢答者的信号进行编码,然后在显示电路里显示这个抢答者的组编号。
五总体电路基本设计思路:
抢答按钮
锁存器
优先编码器
译码电路
译码显示
主持人开关
控制
电路
报警
电路
秒脉冲产
生电路
定时
电路
译码电路
译码显示
六单元电路的设计:
(1) 脉冲电路:
脉冲电路由555提供,电路图如下:
CP脉冲

(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
s
(3) 计时电路:
此电路用来实现模40的倒计数器,用两片74LS161级联来实现,高位片实现模四的计数,低位片实现模十的计数功能。用同步置数法来实现,由于要求倒数计数,可以取低位片的0011至1111十个状态,取高位片1011至1111四个状态。然后取反而得到。当倒数到00后,还要有锁存的功能,锁住电路。高位