电子科学系电子信息科学与技术 课程设计报告课程名称由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“电子信息课程设计报告”。
电子科学系电子信息科学与技术 课程设计报告课程名称： 课程名称： 数字电子技术基础 课题题目： 四路智能抢答器 课题题目： 四路智能抢答器 题目 专 姓 学 业： 电子信息科学与技术 名： 罗永强 号： 070702121 周文龙 07070141 指导教师： 指导教师： 史洪宇 课题题目：四路智能抢答器 课题题目：四路智能抢答器
一、课程设计目的 本次课程设计主要是配合《模拟电子技术》和《数字电子技术》理论课程而 设置的一门实践性课程，起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计 能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。
二、初始条件： 初始条件： 本课程设计，要求用集成电路： 74LSl48，74LS192,74LS175，74LS160,74LS00，74LS04，74LS20,74LS48,74LS32,555 定时器和其它器件等，实现四路定时抢 答功能。
三、要求完成的主要任务: 要求完成的主要任务
1、可同时供 4 名选手（或代表队）参赛，其编号分别是 1 到 4，各用一 个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。给节目主持人设置一个控制 开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
2、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答 按钮，编号立即锁存，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提 示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。
3、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为 10 秒。当主持人启 动“开始”键后，要求定时器立即进行加计时，并用显示器显示。
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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为 止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，并封锁输入电路，禁止 选手超时后抢答，定时显示器上显示 0。1 目录 1 功能介绍…………………………………………………3 1.1 主要功能介绍…………………………………………3 1.2 扩展功能介绍…………………………………………3 2 总体方案设计…………………………………………..3 单元模块设计…………………………………………..…3 …4 3.1 抢答器控制端电路功能介绍…………………………………4 3.2 定时时间电路……………………………………………….3.3 控制电路和报警电路……………………………………….…5 …5 3.4 振荡电路………………………………………………………….6 4 主要芯片介绍 ………………………………………………7 4.1 优先编码器 74LS148……………………………………7 4.2 计数器 74LS192…………………………………………8 ……9 6 系统调试 ……………………………………………...…9 7 参考文献………………………………………………..…11 5 四人抢答器仿真……………………………………….2 1 功能介绍 1.1 主要功能介绍（1）抢答器最多可供 4 名选手参赛，编号为 1~4 号，各队分别用一个按钮（分别为 J1、J2、J3、J5）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关 J4,J7，该开关由主持人控制。（2）抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用 LED 数码管显示出来，直到主持人清零。（3）开关 J4 作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关 J4 被按下时抢答电路清 零，当开关 J7 松开后则允许抢答。输入抢答信号由抢答按钮开关 J1、J2、J3、J5 实现。（4）有抢答信号输入（开关 J1、J2、J3、J5 中的任意一个开关被按下）时，并显示出相 对应的组别号码。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，指示灯依旧“保持” 第一个开 关按下时所对应的状态不变。设计要求 1.2 扩展功能介绍 扩展功能介绍（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为 3 秒。当节目主持人启动“开始” 键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。（2）参加选手在未开始抢答时按下抢答键，则犯规。显示器上显示并闪烁选手的编号。（3）参加选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器
上显示选手的 编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。（4）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，封锁输入电路，禁 止选手超时后抢答，时间显示器上显示并闪烁 0。2 总体方案设计 设计要求 设计要求（1）主持人有开始键和复位键，按下开始键后才能开始抢答，否则犯规。（2）用数码管显示，正常抢答后显示抢到的队号，如果犯规则闪烁显示队号。（3）如果 3 秒内没有抢答，则说明该题超时作废，用 0 闪烁表示。（4）复位键用于恢复犯规或超时状态 如图 1 所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始“状 态，宣布”开始“抢答器工作。定时器倒计时。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优 先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显 3 示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作”清除“和”开始“状态开关。图1 3 单元模块设计 单元模块设计
3．1 抢答器控制端电路功能介绍 ． 抢答器控制端 控制端电路功能介绍 设计电路见图 2 所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS175 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：开关自上而下，分别是 J1,J2,J3 J4,J5，J5 是控制清零端，当 J5 闭合（清零）计时模块 74LS160 的 MR 端和抢答模块 74LS175 的 MR 端都置 1，时，使整个模块处于等待工作状态；当 J5 断开时，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 J2），74LS148 的输出经 74LS48 译码器接到七段显示电路处于 工作状态，4Q3Q2Q=010,经译码显示为“2”。此外，MR＝1，使 74LS148 优先编码工作 标志端（图中 2 号端）＝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为 1，所以 74LS148 仍处于 禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由 主持人将 J5 开关重新置“清零”然后才可能进行。4 图2 3．2 定时时间电路功能介绍 ． 定时时间电路功能介绍 原理及设计：该部分主要由 555 定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加法计数器 74LS160、十进制减法 计数器 74LS19
2、74LS48 译码电路和 1 个 7 段数码管即相关电路组成。具体电路如图 3 所示。一块 74LS192 实现减法计数，通过译码电路 74LS48 显示到数码管上，其时钟信号 由时钟产生电路提供。74192 的预置数控制端实现预置数，当有人抢答时，停止计数并显 示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电 路，之后选手抢答无效。5 图3 3．3 控制电路和报警电路 ．由 555 芯片构成多谐振荡电路 ,555 的输出信号再经或门控制时序。控制电路包括时序和 报警两个电路 ,如图 3 所示。控制电路需具有以下几个功能： 主持人闭合开关,多路抢答器电路和计时电路进入正常状态;参赛者按键时 ,抢答电路和计 时电路停止工作;抢答时间到 ,无人抢答 ,抢答电路和计时电路停止工作 3.4 振荡电路本系统需要产生频率为 500KHZ 的脉冲信号，用于触发器的 CP 信号，及频率为 1HZ 信号 用于计时电路。以上电路可用 555 定时器组成，也可用石英晶体组成的振荡器经过分频得 到。6 4 主要芯片介绍 主要芯片介绍 4．1 ． 优先编码器 74LS148 74LS148 为 8 线－3 线优先编码器，表 4.1.1 为其真值表，表 4.1.2 为其功能表, 图 4.1.1 为其管脚图。I4 I5 I6 I7 S(E)Y2 Y1 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 74LS148 13 12 11 10 9(b)V CC YS YEX I3 I2 I1 I0 Y0 表 4.1.2 74LS148 管脚图 74LS148 8 线—3 线二进制编码器真值表 74LS148 工作原理如下： 该编码器有 8 个信号输入端，3 个二进制码输出端。此外，电路还设置了输入使能端 EI，输出使能端 EO 和优先编码工作状态标志 GS。当 EI=0 时，编码器工作；而当 EI=1 时，则不论 8 个输入端为何种状态，3 个输出 端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，编码器处于非工作状态。这种情 况被称为输入低电平有效，输出也为低电来有效的情况。当 EI
为 0，且至少有一个输入端 有编码请求信号（逻辑 0）时，优先编码工作状态标志 GS 为 0。表明编码器处于工作状 态，否则为 1。7 由功能表可知，在 8 个输入端均无低电平输入信号和只有输入 0 端（优先级别最低位）有 低电平输入时，A2A1A0 均为 111，出现了输入条件不同而输出代码相同的情况，这可由 GS 的状态加以区别，当 GS＝1 时，表示 8 个输入端均无低电平输入，此时 A2A1A0=111 为非编码输出；GS＝0 时，A2A1A0=111 表示响应输入 0 端为低电平时的输出代码（编 码输出）。EO 只有在 EI 为 0，且所有输入端都为 1 时，输出为 0，它可与另一片同样器 件的 EI 连接，以便组成更多输入端的优先编码器。从功能表不难看出，输入优先级别的次为 7，6，……，0。输入有效信号为低电平，当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出 相对应的输入端的代码。例如 5 为 0。且优先级别比它高的输入 6 和输入 7 均为 1 时，输 出代码为 010，这就是优先编码器的工作原理 4.3 计数器 74LS192 74LS192 具有下述功能： ①异步清零：CR=1，Q3Q2Q1Q0=0000 ②异步置数：CR=0，LD=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 ③保持： CR=0，LD=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0 保持原态 ④加计数：CR=0, LD=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0 按加法规律计数 ⑤减计数：CR=0, LD=1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0 按减法规律计数 74LS192 是双时钟方式的十进制可逆计数器。CPU 为加计数时钟输入端，CPD 为减计数时钟输入端。LD 为预置输入控制端，异步预置。CR 为复位输入端，高电平有效，异步清除。CO 为进位输出：1001 状态后负脉冲输出 BO 为借位输出：0000 状态后负脉冲输出。图 4.3.74LS192 管脚引线图 8 5 四人抢答器仿真按照总体电路图在仿真软件 proteus7.5 上一一选择芯片并进行连接，然后启动开关观 察。下面，我们分两部分对设计出的电路进行 proteus7.5 仿真。我们将各部分电路在 proteus7.5 上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，为各个开关设置好适当的键盘打 开数值（例如，为某一开关设为 1 连接，则启动 proteus7.5m 仿真按钮后，在键盘上按 1 则此开关就由断开状态变为连接状态）然后打开 proteus7.5 的开关，即可根据显示器上 显示的数字以及二极管的亮灭情况来判断电路设计是否成功。6 系统调试把上面所设计的单元电路连接起来可得到整机电路。7.1 抢答显示功能测试（图 4）7.2 清零功能测试（图 5）7.3 倒计时功能测试(图 6)图4 9 图5 图6 10 7 参考文献【1】 阎 石.数字电子电路.北京：高等教育出版社.2007 【2】 康华光.电子技术基础（数字部分）.北京：高等教育出版社.2000 【3】 任为民.数字电子电路学习和实验指导.北京：广播电视大学出版社.1992 11
