數字電路課程設計

1、8路數字搶答器的設計路數字搶答器的設計主講：黃凌霄郵箱：n設計題目：8路數字搶答器的設計n課程總學時：18學時n1、理論講解（2 學時）n2、設計、安裝與調試（14學時） n4、驗收（2學時）課設題目及學時安排課設題目及學時安排考核方法考核方法n考核（考試）方式：1設計過程中的學習態(tài)度、工作作風和科學設計過程中的學習態(tài)度、工作作風和科學精神。精神。（10%） 2設計方案的正確性、合理性和創(chuàng)新性。設計方案的正確性、合理性和創(chuàng)新性。（20%）3實驗動手能力（安裝工藝水平、調試中分實驗動手能力（安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力，以及創(chuàng)新精神等）。析解決問題的能力，以及創(chuàng)新精神等）。（20%）4

2、作品質量、設計報告質量。作品質量、設計報告質量。（50%）目錄一、概述一、概述二、設計要求二、設計要求三、設計方案三、設計方案四、電路中各器件的功能電路中各器件的功能五、搶答器主要單元電路設計五、搶答器主要單元電路設計一、概述一、概述1 1、課程設計的基本任務、課程設計的基本任務 培養(yǎng)學生對數字集成電路應用方面的綜合實踐技能，掌握綜合運用理論知識以解決實際問題的能力。2 2、課程設計的基本步驟、課程設計的基本步驟o 電路設計：根據任務和指標，確定電路方案o 安裝電路：選擇元件，安裝電路，反復試驗，改進方案o 電路調試：單步調試，再聯調。o 總結和撰寫報告：分析結果，寫出設計總結報告1.電路設計

3、 o 明確待設計系統(tǒng)的總體方案；應通過相關書籍及互聯網等充分查閱相關資料。o 設計并實施各個單元電路。盡可能采用中、大規(guī)模集成電路，減少連線，提高可靠性，降成本。o 組裝單元電路成待設計系統(tǒng)。詳細考慮各單元之間的連接問題，時序上協(xié)調一致的問題，電氣特性上的匹配問題，競爭，冒險及電路的自啟動問題。3、課程設計的注意事項、課程設計的注意事項2.安裝電路和電路調試o 安裝： 一絲不茍、認真仔細。注意集成塊方向，注意連線錯、漏接，注意電源和接地線等。o 調試： 第一步：各獨立單元電路調試，可人為設定各單元電路的觸發(fā)和控制信號，以達到項目要求。第二步：將控制電路與系統(tǒng)主電路中各個功能部件聯接起來，進行電

4、路統(tǒng)調。3、課程設計的注意事項、課程設計的注意事項2.安裝電路和電路調試o 故障排除：理論與實踐相結合，查找故障所在。 常見故障有：接觸不良、接線錯誤、器件本身損壞、多余控制輸入端未正確處理、設計上有缺陷。o 尋找故障的常用方法：觀察法、信號注入替代法、信號尋跡法、電路替代法、分段測試法、單步檢查法、多步檢查法、邏輯分析儀。 o 總結和撰寫報告：考核是否達到規(guī)定指標，同時寫出設計總結報告。3、課程設計的注意事項、課程設計的注意事項1、報告名稱2、內容摘要3、設計內容及要求4、方案比較，畫出系統(tǒng)框圖，確定使用的方案5、單元電路設計、參數計算、器件選擇（單元電路工作原理）6、畫出完整的電路圖7、安

5、裝調試內容（具體見指導書）8、總結設計電路的特點和方案優(yōu)缺點，提出改進意見9、列出所用的元器件10、列出參考文獻課程設計總結報告課程設計總結報告二、設計要求o 給定的主要器件：74LS148,74LS279,74LS48,74LS192, NE555,74LS00,74LS121,74LS11,共陰顯示器o 基本功能 (1)設計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參賽，他們的選號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號對應分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7. (2)給節(jié)目主持人設置一個控制開關，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數碼管滅燈）和搶

6、答器的開始。（3）搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數碼管上顯示出選手的編號。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持主持人將系統(tǒng)清零為止。o 擴展功能（1）搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設定（如30秒）。當節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示。（2）參加選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。（3）如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報警，并封鎖輸入電路

7、，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00。三、設計方案8個個74LS14874LS27974LS48共陰數碼管共陰數碼管清除、開始清除、開始555和蜂鳴器和蜂鳴器時序控制時序控制555定時器定時器74LS192（2個）個）定時時間：定時時間：0-99s74LS48（2個）個）共陰數碼管（共陰數碼管（2個）個）o 其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置于“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當一輪搶答之后，定

8、時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。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。四、電路中各器件的功能電路中各器件的功能1.集成優(yōu)先編碼器 74LS148 （教材P116） 優(yōu)先編碼器既在同一時間內，當有多個輸入信號請求編碼時，只對優(yōu)先級別高的信號進行編碼的邏輯電路，稱為優(yōu)先編碼器。 邏輯圖引腳圖選通選通0有效有效無按鍵為1，按鍵按下為0，按鍵彈出為1。顯現負脈沖狀態(tài)。2.四 鎖存器 74LS279（教材P138）o 對 和 ， 的低電平表示 和 只要有一個為低電平， 的高電平表示 和 均為高電平。（與非門）ASBSSASBSSASBSRS該鎖存器特點：置1和置0低電平

9、有效，即置1端 0時，輸出Q1 置0端 0時，輸出Q0RS（置1端，0有效）（置0端，0有效）（即保持不變）3.七段顯示譯碼驅動器 74LS48（教材P113-114 ）o 七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器74LS48是一種與共陰極數字顯是一種與共陰極數字顯示器配合使用的集成譯碼器。示器配合使用的集成譯碼器。 abcdefgh98762345dc() h110ebafgcomcomabcdefg() hRabcdefg() hR（a a）共陰共陰極連極連接方接方式式（b b）共陽共陽極連極連接方接方式式4.顯示器。LED 數碼管是將電信號轉換為光信號的固體顯示器件5.集成計數器集成計數器74LS1

10、9274LS19274LS192是同步十進制可逆計數器，具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數等功能 74LS192邏輯功能表 各引腳功能符號的意義各引腳功能符號的意義LDC B 6. 74LS0074LS00與非門是一種能實現與非門是一種能實現“與非與非”運算的邏運算的邏輯電路，邏輯函數式表示如：輯電路，邏輯函數式表示如： BAY邏輯符號邏輯符號引腳圖引腳圖邏輯功能7. 74LS1174LS11邏輯函數式表示如：邏輯函數式表示如： YABC8. NE555NE555 的作用是用內部的定時器來構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。 555定時器的功能表定時器的功能表1 111.442ABfTRRC

11、0.72ABTC RR15K68K10uF1s秒脈沖產生電路秒脈沖產生電路多多諧諧振振蕩蕩電電路路振蕩周期：振蕩周期： 9.74LS04單輸入非門單輸入非門10.74LS121單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器11.面包板的使用面包板的使用（1）搶答器電路的設計 該部分電路要完成兩個功能：一、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、禁止其他選手按鍵操作無效。五、主要單元電路的設計（2）定時電路的設計 由節(jié)目主持人根據搶答器的難易程度，設定一次搶答時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A置時間的電路選用十進制同步加減計數器74LS192進行設計。秒脈沖電路秒脈沖電路計數器：計數器：099s（3）、報警電路的設計）、報警電路的設計 555構成多諧振蕩器，當4引腳為高電平，多諧振蕩器工作，當4引腳為低電平時，電路停振。（3）、報警電路的設計）、報警電路的設計n當蜂鳴器聲音過小