数电实训报告——五路抢答器.doc

报告编号:
《数字电子技术基础》
综合课程设计报告
五路数字抢答器
学生姓名: 章杨敏焦晨晨
指导教师: 曹喜珠
所在系: 电子工程系
所学专业: 电子信息工程
年级: 2011级电子二班
2013 年 6月14日
目录
一、实验目的 1
二、设计要求与内容 1
三、设计及原理 2
总体方案设计 2
设计思路 2
各模块设计方案及原理说明 3
抢答电路 3
倒计时电路 7
报警电路 8
四、电路仿真 8
抢答电路 8
倒计时电路 9
报警电路 10
五、实验结果及分析 10
六、收获、体会和建议 11
1. 总电路图 12
2. 元件引脚图 13
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五路数字抢答器
摘要
抢答器作为一种工具,已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念,从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用Multisim11完成了原理图设计和电路仿真,具有数字显示、倒计时显示、编码译码功能,应用效果良好。
关键词: 电子设计自动化数字电子技抢答器仿真
一、实验目的
通过五路数字抢答器的设计实验,要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验,掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法,熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法,熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。
二、设计要求与内容
在许多比赛活动中,为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,通常设置一台抢答器,通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。
可供5名选手或者团队比赛,选用S0~S4五个按钮表示。
设置一个系统清除和抢答开关S,并由主持人控制。
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,扬声器发出响声提示,并在数码管上显示选手号码。
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。
抢答器具有定时抢答功能,即主持人根据题目的难易程度可设置抢答时间(如10秒)。当主持人启动“开始”键后,定时器进行减计时。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。
如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
三、设计及原理
总体方案设计
设计思路
①本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁,即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意,第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。
②当电路形成第一抢答信号之后,用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别,也可以用发光二极管直接指示出组别。
③在主持人没有按下开始抢答按钮前,参赛者的抢答开关无效;当主持人按下开始抢答按钮后,开始进行10秒倒计时,此时,若有组别抢答,显示该组别并使抢答指示灯亮表示“已有人抢答”;当计时时间到,仍无组别抢答,则计时指示灯灭表示“时间已到”,主持人清零后开始新一轮抢答。、
总电路框图
图 3-1总电路框图
各模块设计方案及原理说明
抢答电路
此部分电路主要完成的功能是实现5路选手抢答并进行锁存,同时有相应发光二极管点亮和数码显示。
使用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。该电路主要完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。工作过程:开关S 置于"清除"端时,RS 触发器的 R、S 端均为0,4 个触发器输出置0,使74LS148 的优先编码工作标志端= 0,使之处于工作状态。当开关S 置于"开始"时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148 的输出经RS 锁存后,CTR=1,RBO =1, 七段显示电路74LS48 处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外,CTR =1,使74LS148 优先编码工作标志端=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时,74LS148 的此时由于仍为CTR=1,使优先编码工作标志端=1, 5 所以74LS148 仍处于禁止状态,确保不会出二