合肥工業(yè)大學數(shù)字電路課程設(shè)計數(shù)據(jù)搶答器實驗報告

1、設(shè)計題目：智力競賽電子搶答器1. 設(shè)計任務與要求 (1）通道數(shù)8個，每路設(shè)置一個搶答按鈕, 供搶答者使用。（2）電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。在主持人將系統(tǒng)復位并發(fā)出搶答指令后,若參賽者按搶答開關(guān), 則該組指示燈亮, 顯示電路顯示出搶答者的組別, 同時揚聲器發(fā)出“滴嘟”的雙音, 音響持續(xù)23 s。（3）電路應具備自鎖功能, 一旦有人事先搶答, 其他開關(guān)不起作用。2. 方案設(shè)計與論證（1）工作原理 搶答器是為競賽參賽者答題時進行搶答而設(shè)計的一種優(yōu)先判決器電路，競賽者可以分為若干組，搶答時各組對主持人提出的問題要在最短的時間內(nèi)做出判斷，并按下?lián)尨鸢存I回答問題。當?shù)谝粋€人按下按鍵后，則在顯示

2、器上顯示該組的號碼，發(fā)出警報，同時電路將其他各組按鍵封鎖，使其不起作用?；卮鹜陠栴}后，由主持人將所有按鍵恢復，重新開始下一輪搶答。因此要完成搶答器的邏輯功能，該電路至少應包括輸入開關(guān)、數(shù)字顯示、判別組控制以及組號鎖存等部分。 根據(jù)題設(shè)要求，可得題設(shè)的總體設(shè)計思路框架如下：方案一: 利用編碼器74Ls148對電路進行輸入判斷，獲取輸入信息；然后送入74LS279進行數(shù)據(jù)的保存于鎖存，最后送入74LS48數(shù)碼管驅(qū)動驅(qū)動數(shù)碼管顯示結(jié)果。其原理圖如下所示：方案二: 利用74LS373鎖存器和按鈕開關(guān)組成輸入部分，然后輸入數(shù)據(jù)送入74LS148編碼器對數(shù)據(jù)進行編碼，并反饋信息對74LS373進行鎖存，最

3、后利用74LS48數(shù)碼管驅(qū)動驅(qū)動數(shù)碼管顯示結(jié)果，并判斷是否驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出警報。方案三： 利用編程實現(xiàn)電子搶答器。方案比較：方案電路難易程度實現(xiàn)成本其它方案一難高電路復雜，不易調(diào)試方案二簡單低電路簡單，容易實現(xiàn)方案三簡單高需要編程，比較難綜上可知： 方案二是最優(yōu)方案，設(shè)計思路清晰，電路簡單易實現(xiàn)；故選擇第二種方案。3、 單元電路設(shè)計 整個電路分為輸入單元，編碼單元，譯碼單元，和鎖存單元，顯示單元和報警單元六個部分。（1） 輸入單元：輸入部分由8個按鈕開關(guān)，排阻和74LS373鎖存器組成，在沒人搶答時，74LS373的使能端為為高電平，此時芯片處于工作狀態(tài)，輸入什么數(shù)據(jù)，就輸出什么數(shù)據(jù)。當有人搶答

4、時，使能端為低電平，電路輸入端被鎖存，輸出端繼續(xù)輸出鎖存前的數(shù)據(jù)，及輸出不受影響。（注意：要接上拉電阻，以防電源與地短接）電路結(jié)構(gòu)如下：所用到的芯片資料：引腳圖：74LS373真值表： 當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，Q0Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當 OE 為高電平時，Q0Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端 LE 為高電平時，Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當 LE 為低電平時，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。（2） 編碼單元： 編碼單元由74LS

5、148組成，當主持人按下開關(guān)時，芯片的使能端為低電平，電路開始工作，當有人按下開關(guān)時，編碼器的結(jié)果被輸出到數(shù)碼管顯示。電路原理圖如下：所用芯片資料：74LS148的引腳圖：74LS148的真值表：(3) 數(shù)碼管驅(qū)動及顯示部分： 此部分由74LS48譯碼器實現(xiàn)對數(shù)碼管的驅(qū)動；74LS48把74LS148編碼的結(jié)果進行譯碼，然后驅(qū)動數(shù)碼管進行顯示。電路原理圖：所用芯片資料：（4） 鎖存及報警單元：開始時，74LS373處于工作狀態(tài)，74LS148處于非工作狀態(tài)，此時數(shù)碼管無顯示；當主持人按下開關(guān)，兩個芯片都處于工作狀態(tài)；此時如果有人按下按鈕，及有低電平輸入時，編碼器LS148的GS端的輸出結(jié)果反饋

6、到鎖存器74LS373的使能端，使鎖存器的輸入端失效，而輸出端保持不變，同時發(fā)出警報，達到鎖存的目的。電路原理圖為：4、 具體電路圖在multisim下的仿真電路圖如下：材料清單為：編號類型數(shù)量其它1數(shù)字電路實驗板1274LS3731374LS1481474LS001574LS0416R110K5.調(diào)試分析及調(diào)試中所遇問題及解決方法。 在按原理圖連接好電路后，并不能成功的工作；故進行一步一步的調(diào)試；在調(diào)試過程中需要對電路的原理必須掌握，在這種我遇到很多問題，但在自己仔細琢磨和請教老師下，都一一的解決了。編號調(diào)試遇到問題分析問題解決方法問題 1數(shù)碼管顯示亂碼（1） 數(shù)碼管輸入接反（2） 譯碼器輸

7、入數(shù)據(jù)不對反接數(shù)碼管輸入線后，顯示正常問題2打開開關(guān)，電路似乎供電不足可能某處短路檢查線路，發(fā)現(xiàn)主持人開關(guān)處上拉電阻未接，加上后，電路正常工作問題3數(shù)據(jù)不能鎖存是否接線錯誤，或者接觸不良通過對關(guān)鍵處電平檢測，發(fā)現(xiàn)接觸不良問題4蜂鳴器不能報警（1） 蜂鳴器壞了（2） 電路不對電路與的時候，直接相接，沒用與門電路，加上與門后，正常工作 在排除完電路中上述問題后，電路正常工作。當主持人未按下開關(guān)時，此時搶答無任何反應；當主持人打開開關(guān)，當有人按下?lián)尨鹌鲿r，數(shù)碼管立即顯示所按按鈕者的編號，同時發(fā)出報警聲，此時如有其他人搶答，無任何反應，任然顯示第一個搶答者的編號；如果主持人拉起開關(guān)時，電路清零，回到最

8、初狀態(tài)，等待下一次的搶答。 綜上述，電路完全符合要求。6 心得和體會。 在進行實驗的時候，遇到不少的問題。一開始不知道該使用什么芯片去做實驗，只能先搜資料，熟悉芯片的功能，看看哪些芯片能達到編碼，譯碼，鎖存等，并注重他們怎么使用。經(jīng)過資料的搜集，基本確定了用哪類芯片達到哪類功能。然后就研究電路圖，仔細對照真值表連接電路圖，并畫好電路圖草稿；并用multisim進行仿真，不斷的進行調(diào)試。當然遇到的問題遠不止這些，不過現(xiàn)在回想起來都是一些很低級的錯誤，有時候是因為粗心大意造成的錯誤，有時候是因為沒有認真看芯片的真值表而造成的。經(jīng)過了這次課程設(shè)計，我收獲良多。在一開始的時候，很擔心自己不能完成實驗，但總過查找資料，了解相關(guān)芯片的使用方法后，感覺并沒想象中那么難。后來也證明了我是可以獨立完成的。在設(shè)計電路