数字电路课程设计—四路抢答器.doc

数字逻辑课程设计报告 ——数字抢答器 学院名称 ： 通信与信息工程工程学院 学生姓名 ： 专业名称 ： 信息工程 班 级 ： 信息工程 实习时间 ： 2012年6月18 日 —— 2012年6月29 日 课程设计报告 课程设计题目： 四路数字抢答器 任务和要求： 设计一个数字式抢答器，具体要求如下： 1．要求至少控制四人抢答，允许抢答时间为10秒，输入抢答信号实在“抢 答开始”命令后的规定时间内，显示抢先抢答者的序号，绿灯亮。 2．在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的序号；红灯亮。 3．选做：在“抢答开始”命令发出后，超过规定的时间无人抢答，显示无 用字符（可自行确定）。 4．选做：不仅能显示抢答者的序号并且能显示抢答次序。 总体方案的选择 方案一： 其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨接地，抢答器处于禁止状态，组号显示器显示“0”，定时器显示时间(0秒)；若有队员在此时抢答，则表示犯规，违规报警电路的红灯亮，并显示其组号；由于锁存电路的原因，只记录下第一组的组号。在主持人读完题目后，将开关接上电源，宣布开始抢答，定时器开始计时，选手在10秒内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、绿灯提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示经过的时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清零”和“开始”状态开关。 方案二： 方案二与方案一的原理大致相同，区别在于方案二是“先锁后编”，后者是“先编后锁”：方案一的实现要用148优先编码器 ，实际中其管脚的控制却比较复杂，还要设法控制75的使能端；方案二则直接将抢答信号作为75锁存器的输入信号，再使用或非门来实现编码，且其只受锁存电路的控制，所以只需控制好75 的使能端即可。 故采用方案二。 单元电路的设计 1.脉冲电路： 由555电路提供CP脉冲信号 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7475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： 74LS75真值表： D C Q 1 1 1 0 1 0 X 0 Qn 74LS75的管脚图为： 当有一组队员按下开关后（高电平有效），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， 接入G12,G34,7475实现锁存功能，保持状态不变。 当那个队员抢上后，要显示他的组号，必须把次信号转换为二进 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： A=Q1+Q3； B=Q2+Q3； C=Q4； D=0； 综上可得到抢答锁存电路的电路图如下： 3.计时电路： 此电路采用摸10的倒计时电路，用一片74LS161来实现。有效状态为0110→1111，经过7404反相器后，为1001 →0000，即从9到0。其中置入端为主持人开关，选择“1”表示计时开始，选择“0”即为新一轮之前的“清零”；用CO进位输出端的非控制ENP，表示直到倒计时结束，也没人抢答，即计数为0且保持不变，CO=0；用7475锁存的Q1,Q2,Q3,Q4相或再取非控制ENT，表示正常有人抢答时计时停止。 161的管脚图为： 故计时电路如下所示: 4. 违规报警电路: 此电路是当在主持人没有接上开关之前, 有人抢答, 则红灯(R) 亮并显示其组号, 当主持人接上开关,表示其正确抢答。这个可以用 S和主持人信号(H)表示，关系如下： H S B R 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 由上真值表知： B = H·S; R = H·S; 则违规报警电路为： 5.译码显示电路: 数码管前必须加7448译码器，将二进制用十进制显示 画总体电路图 电路的输入、输出信号波形 计时电路各输出端的输出波形： CP Q0 Q1 Q2 Q3 发生的问题及解决的方法 实验前应先熟悉各个元器件的引脚图和相关功能并反复检查，设计电路图，包括各部分的电路图和总体电路图，并尝试用软件仿真，以增强电路实际实施的正确性。 2.在连接好第一个555脉冲电路