数字抢答器.doc

数字电子技术
课程设计报告书
姓名:马学云
专业: 计算机科学与技术
学号:P071513272
主讲教师:刘彩虹
设计时间:2009 年 6 月 17 日— 6 月 28 日
西北民族大学计算机科学与信息工程学院
摘要
数字电子技术是当前发展最快的学科之一,数字逻辑器件已从60年代的小规模集成电路(SSI)发展到目前的中、大规模集成电路(MSI、LSI)及超大规模集成电(VLSI)。相应地,数字逻辑电路的设计方法在不断地演变和发展,由原来的单一的硬件逻辑设计发展成三个分支,即硬件逻辑设计(中、小规模集成器件)、软件逻辑设计(软件组装的LSI和VSI,如微处理器、单片机等)及兼有二者优点的专用集成电路(ASIC)设计。
目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机,自动控制,电子测量仪表,电视,雷达,通信等各个领域。例如在现代测量技术中,数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高,功能高,而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展,尤其是中,大规模和超大规模集成电路的发展,数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门,并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子科技的迅速发展,要求我们要理论联系实际,,数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会,通过这种综合性训练,要学生达到以下的目的和要求:
,独立设计方案。达到学有所用的目的.
,通过查阅手册和文献资料,进一步熟悉常用电子器件类型和特性,并掌握合理选用的原则,培养独立分析与解决问题的能力。这次课程设计是在我们指导老师的带领下,由我们学生自主设计并完成的,主要训练和提高的有以下几个方面:
、十进制加/减计数器的工作原理。
。
。
对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的,选手进行抢答,抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上,体现了公平公正的原则。
前言
数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出;用控制电路和主持人开关启动报警电路,以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。
抢答器的一般构成框图如图2所示。它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、7段显示器几部分组成。下面逐一给予介绍。
开关阵列
电路
触发锁存电路
编码器
数码显示管
7 段显示
译码管
解锁电路
图2 抢答器的组成框图
(1)开关阵列电路
图2-1所示为8路开关阵列电路,从图上可以看出其结构非常简单。电路中~为上拉和限流电阻。当任一开关按下时,相应的输出为低电平,否则为高电平。
图2-1 开关阵列电路
(2)触发锁存电路
图2-2所示为8路触发锁存电路。
图中,74HC373为8D锁存器,一开始,当所有开关均未按下时,锁存器输出全为高电平,经8输入与非门和非门后的反馈信号仍为高电平,该信号作为锁存器使能端控制信号,使锁存器处于等待接收触发输入状态;当任一开关按下时,输出信号中必有一路为低电平,则反馈信号变为低电平,锁存器刚刚接收到的开关被锁存,这时其它开关信息的输入将被封
锁。由此可见,触发锁存电路具有时序电路的特征,是实现抢答器功能的关键。
图2-2 8路触发锁存电路
(3)编码器
如图2-3所示,74HC147H为10-4线优先(高位优先)编码器,当任意输入为低电平时,输出为相应的输入编号的8421码(BCD码)的反码。
图2-3 10-4线优先编码器

(4)译码驱动及显示单元
编码器实现了对开关信号的编码并以BCD码的形式输出。为了将编码显示出来,需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。一般这种译码通常称为7段译码显示驱动器。常用的7段译码显示驱动器有CD4511等。
数码显示器件中的液晶数码管价格较高,驱动较复杂,并且仅能工作于有外界光线的场合,所以使用较少。大多情况下使用的是LED数码管。平时使用较多的LED数码有单字和双字之分。
LED数码管尺寸有大有小,一般小的数码管每个数字笔画为一个发光二极管,而尺寸较大的数码管一个笔画可能是多个发光二极管串接而成的,这时一般无法直接用译码驱动器直接驱动(其输出高电平一般为3V左右)。
(5)解锁电路
当触发锁存电路被触发锁存后,若要进行一下轮的重新抢答,则需将锁存器解锁。可将