喻常衛(wèi)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書.doc

2009級學(xué)生數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課題名稱 數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)姓 名喻常衛(wèi) 學(xué) 號 A093GZ042030126院、系、部貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系專 業(yè) 通信技術(shù)指導(dǎo)教師 劉旭梅老師2010年 11月 22日一、 課程設(shè)計(jì)的題目以及目的31.1 設(shè)計(jì)的題目31.2 設(shè)計(jì)目的31.3 設(shè)計(jì)思路3二、功能介紹32.1 主要功能3三、總體方案設(shè)計(jì)過程4 3.1 方案論證4四、主要芯片以及數(shù)碼管的介紹4.1 優(yōu)先編碼器 74LS14854.2 四R-S鎖存器 74LS27964.3 字符譯碼器 74LS487 4.4 共陰極數(shù)碼管8五、元器件清單9六、設(shè)計(jì)總結(jié)9一、設(shè)計(jì)題目以及設(shè)計(jì)目的1.1 設(shè)計(jì)題目數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)1.2 設(shè)計(jì)目的（1）熟悉集成電路的引腳安排。（2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。（3）了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。（4）了解數(shù)字搶答器的組成及工作原理。（5）熟悉數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)與制作。1.3 設(shè)計(jì)思路（1）設(shè)計(jì)搶答器電路。（2）組裝調(diào)試搶答器電路。（3）通過電路圖連接實(shí)物圖。二、功能介紹 2.1 主要功能 （1）搶答器最多可供8名選手參賽，編號為18，每名參賽選手分別用一個開關(guān)（分別為S1S8）控制，并設(shè)置一個系統(tǒng)清零以及搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。 （2）搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來，直到主持人清零。 （3）開關(guān)S作為清零及搶答控制開關(guān)（由支持人控制），當(dāng)開關(guān)S被按下時搶答電路清零，當(dāng)開關(guān)松開以后則允許搶答。輸入搶答信號由搶答器按鈕開關(guān)S1S8實(shí)現(xiàn)。 （4）有搶答信號輸入（開關(guān)S1S8中任意一個被按下）時，并顯示出對應(yīng)的組別號碼。此時，再按其他任何一個搶答器的開關(guān)均無效，指示燈依舊保持第一個開關(guān)按下時所對應(yīng)的狀態(tài)不變。三、總體方案設(shè)計(jì)過程 3.1方案論證數(shù)字搶答器總體方框圖如圖1所示其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，主持人將開關(guān)置于“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。選手可以進(jìn)行搶答，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當(dāng)一輪搶答之后，禁止二次搶答、數(shù)碼管顯示器所顯示的內(nèi)容為第一次搶答時所對應(yīng)的內(nèi)容，指示燈依舊保持第一個開關(guān)按下時所對應(yīng)的狀態(tài)不變，如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。搶答器電路如圖2所示。圖2 數(shù)字搶答器電路該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于“清除”端時，RS觸發(fā)器的端均為，個觸發(fā)器輸出置，使74LS148的，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q=1，=1，74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，1Q，使74LS148，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148的此時由于仍為1Q，使，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將開關(guān)重新置于“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。 四、主要芯片的介紹 4.1 優(yōu)先編碼器 74LS148 （1） 有些單片機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)字電路中，無法對幾個按鈕的同時響應(yīng)做出反映，如電梯控制系統(tǒng)在這 種情況下就出出現(xiàn)錯誤，這是絕對不允許的于是就出現(xiàn)了74ls148優(yōu)先編碼器，先說一下他的基本原理.他允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊(duì)，當(dāng)幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個進(jìn)行編碼。 圖4 74ls148真值表由74ls148真值表可列輸出邏輯方程為： A2 = (I4+I5+I6+I7)IE A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)IE A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)IE 優(yōu)先編碼器 74ls148功能表 從以上的的功能表中可以得出，74ls148輸入端優(yōu)先級別的次序依次為I7，I6，I0 。當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級別高的輸入端沒有低電平輸入時，輸出端才輸出相應(yīng)該輸入端的代碼.。（3）74LS148的引腳功能為：/EI為使能輸入端。/I7-I0為輸入端口，它們的優(yōu)先級別為別為/I7,/I6,/I5,/I4,/I3,/I2,/I1,/I0./CS為標(biāo)記輸入信號段，當(dāng)有一個輸入信號為有效低電平的時候，/CS就為低電平。當(dāng)/CS=0時，它可以編碼器的級聯(lián)。/EO為使能輸出端，它可以做級聯(lián)和擴(kuò)展。 當(dāng)/EI=1時，不管I輸入什么，輸出都是為1。當(dāng)/EI=0時，Y0-Y2根據(jù)/I7-/I0的優(yōu)先級別進(jìn)行編碼。 4.2 四R-S鎖存器 74LS279 （1）四個鎖存器中有兩個具有置位端（SA，SB）。 當(dāng)S為低電平、R為高電平時，輸出端（Q）為高電平。當(dāng)S為高電平、R為低電平時,Q為低電平。當(dāng)S和R均為高電平時，Q被鎖在已建立的電平。當(dāng)S和R均為低電平時，Q為穩(wěn)定的高電平狀態(tài),即屬于非法狀態(tài)。 對SA和SB，S的低電平表示只要有一個為低電平，S的高電平表示SA和SB均為高電平。（2）原理：在74LS279中，由于4回路中2回路置位端為兩個，所以使用其一時，整理兩個置位輸入作為1使用，或?qū)⒘硪粋€輸入固定為“H”使用。另外，作為稍微變化74LS279的使用方法，也可以將3組作為RS鎖存器使用，剩余的RS鎖存器作為2輸入邏輯與非門電路使用，復(fù)位輸入例如1管腳固定為“L”時其輸入為“H”，所以可構(gòu)成將2和3作為輸入，4作為輸出的二輸入邏輯與非門電路，此變換如圖3所示圖5 74LS279管腳引線圖（3）引腳功能定義： 1Q4Q： 輸出端； 1S4S： 置位端（低電平有效）；1R4R： 復(fù)位端（低電平有效）。（4） 圖4 真值表4.3 字符譯碼器 74LS48（1） 圖6 74LS48管腳引線圖（2） 圖7 74LS48的真值表根據(jù)74LS48的真值表可知：/RBI為滅零輸入端，當(dāng)/RBI=1時，為不滅零。/LT為試燈輸入端。/BI為滅燈輸入端。/RB0為滅零輸入端。當(dāng)/LT=0且/BI=1時，Ya-Yg均輸出高電平，則說明，試燈全亮。當(dāng)/BI=0時，不論/LT與/RBI，A0-A3取任何值，Ya-Yg都輸出低電平。則，試燈均不亮。當(dāng)/BI=1且/LT=1時,則A0-A3的輸入，輸出不同的數(shù)值。 4.4 共陰極數(shù)碼管圖8 數(shù)碼管的引腳圖7 段數(shù)碼管和74LS48的引腳鏈接起來時，在74LS48中的/BT和/LT的允許輸入下，當(dāng)74LS48的A0-A3不同的輸入，數(shù)碼管會顯示相應(yīng)的數(shù)字。五、元件共有以下：芯片74LS148、74LS48、74LS279各一個，共陰極數(shù)碼顯示器：1個 按鈕開關(guān)（四腳）：9個發(fā)光二極管：1個，電阻：510（1個）、10K（9個）面包板一塊、導(dǎo)線若干六、 設(shè)計(jì)總結(jié)通過此次對數(shù)碼搶答器器材的組裝以及測試，讓我們得到了更多的學(xué)習(xí)和了解多功能的集成電路的特性以及廣泛運(yùn)用，親手接觸了集成電路與面包板間的連線，對它的工作原理的理解，所以我個人認(rèn)為這次實(shí)際的手工操作很是成功。首先了解什么是數(shù)字搶答器，它有哪些功能和特性、和一般的搶答器的區(qū)別，該電路的兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效在本次的作業(yè)中主要芯分別是由：74ls148（優(yōu)先編碼器） 74LS48（譯碼器） 74LS279（鎖存器）各一個、數(shù)碼管、搶答按鈕、電阻、以及很多導(dǎo)線組成， 而且在連接中要特別的小心，一步之錯全盤皆輸。在優(yōu)先編碼器148的連接中大意的連接導(dǎo)線很可能使數(shù)碼管不能顯的數(shù)字，并且加深了對它們的功能運(yùn)用的了解 74ls148基本原理 他允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊(duì)，當(dāng)幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個進(jìn)行編碼。74ls148優(yōu)先編碼器管腳功能介紹:為16腳的集成芯片，電源是VCC(16) GND(8),I0I7為輸入信號，A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號，IE是使能輸入端，OE是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端, 還有74LS279（鎖存器）74LS48（譯碼器）等等通過此次的努力有的時候雖然連接好了電路，但和結(jié)果還有很大的距離。一次次的拆與再次