8位數(shù)字搶答器(含電路圖)

1、天津職業(yè)學(xué)院八路搶答器電路設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù):類電子1類姓名吳德帥：教官：李信2014年6月30日一，課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)8位數(shù)的應(yīng)答器。二，課程設(shè)計(jì)要求和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求包括：1.響應(yīng)者可以同時(shí)被8個(gè)玩家或8個(gè)團(tuán)隊(duì)使用，分別由8個(gè)按鈕S0 S7表示。2.設(shè)置系統(tǒng)清零和應(yīng)答控制開(kāi)關(guān)S，由主機(jī)控制。3.應(yīng)答器具有鎖存和顯示功能。也就是說(shuō)，玩家按下按鈕，鎖定相應(yīng)的號(hào)碼，并保留優(yōu)先玩家的號(hào)碼，直到主機(jī)清空系統(tǒng)。4.應(yīng)答器具有定時(shí)應(yīng)答的功能，并且一次應(yīng)答的時(shí)間由主機(jī)設(shè)置(例如，30秒)。當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)“start”鍵時(shí)，計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)。5.參賽者在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)先回答，先回答有效，

2、計(jì)時(shí)器停止工作，玩家的號(hào)碼和先回答時(shí)間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。6.如果時(shí)間到了，沒(méi)有人先回答，答案就是無(wú)效的。系統(tǒng)首先通過(guò)指示燈報(bào)警并禁止回答，00顯示在定時(shí)顯示器上。第三，課程設(shè)計(jì)中應(yīng)完成的工作1.利用各種電子設(shè)備設(shè)計(jì)8位數(shù)字應(yīng)答器；2.用DE2板驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路；3.總結(jié)電路設(shè)計(jì)結(jié)果并撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。四、應(yīng)收集的資料和主要參考文獻(xiàn)1陳永普。數(shù)字電路基礎(chǔ)與快速繪圖M。人民郵電出版社，2006。275-277。2侯建軍。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)集成教程M。北京清華大學(xué)出版社，2005。773范文炳。數(shù)字電子技術(shù)基金會(huì)。北京清華大學(xué)出版社，2008。1設(shè)計(jì)任務(wù)的目的和要求1.1設(shè)計(jì)目的通過(guò)

3、課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)數(shù)字邏輯的基本內(nèi)容有了更好的理解，尤其是時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)。能夠?qū)嵺`和操作上學(xué)期學(xué)到的數(shù)字邏輯理論知識(shí)。在提高動(dòng)手能力的同時(shí)，我們對(duì)常用的集成芯片有了一定的了解，對(duì)電路設(shè)計(jì)也有了感性認(rèn)識(shí)。此外，電路設(shè)計(jì)中也存在問(wèn)題，獨(dú)立思考有利于提高解決問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)，我對(duì)數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的一般方法和遇到困難時(shí)如何排除問(wèn)題有了更好的理解。1.2設(shè)計(jì)要求我選擇的課程任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)8位數(shù)的應(yīng)答器。設(shè)計(jì)要求包括：1.響應(yīng)者可以同時(shí)被8個(gè)玩家或8個(gè)團(tuán)隊(duì)使用，分別由8個(gè)按鈕S0 S7表示。2.設(shè)置系統(tǒng)清零和應(yīng)答控制開(kāi)關(guān)S，由主機(jī)控制。3.應(yīng)答器具有鎖存和顯示功能。也就是說(shuō)，玩家按下按鈕，鎖定相

4、應(yīng)的號(hào)碼，并保留優(yōu)先玩家的號(hào)碼，直到主機(jī)清空系統(tǒng)。4.應(yīng)答器具有定時(shí)應(yīng)答的功能，并且一次應(yīng)答的時(shí)間由主機(jī)設(shè)置(例如，30秒)。當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)“start”鍵時(shí)，計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)。5.參賽者在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)先回答，先回答有效，計(jì)時(shí)器停止工作，玩家的號(hào)碼和先回答時(shí)間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。6.如果時(shí)間到了，沒(méi)有人先回答，答案就是無(wú)效的。系統(tǒng)首先通過(guò)指示燈報(bào)警并禁止回答，00顯示在定時(shí)顯示器上。2工作原理和設(shè)計(jì)方案回答裝置是為參賽者設(shè)計(jì)的優(yōu)先判斷電路，讓他們先回答問(wèn)題。參賽者可以分成幾組。當(dāng)先回答問(wèn)題時(shí)，各組應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)判斷主持人提出的問(wèn)題，并按下第一個(gè)回答按鈕回答問(wèn)題。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)人按下

5、按鍵時(shí)，該組的號(hào)碼顯示在顯示器上，并且電路阻止其他組的按鍵，使它們無(wú)效?；卮鹜陠?wèn)題后，由主持人們將恢復(fù)所有的鑰匙，并重新開(kāi)始下一輪回答問(wèn)題。應(yīng)答器具有定期應(yīng)答的功能，并且一次應(yīng)答的時(shí)間可以由主機(jī)設(shè)置(例如，30秒)。當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)“start”鍵時(shí)，計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)。參賽者在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)獲得第一個(gè)答案，第一個(gè)答案有效，計(jì)時(shí)器停止工作，玩家的號(hào)碼和第一個(gè)答案時(shí)間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。如果時(shí)間到了，沒(méi)有人先回答，答案就是無(wú)效的。系統(tǒng)通過(guò)指示燈發(fā)出警報(bào)，首先禁止回答，時(shí)間顯示器上顯示00。因此，要完成應(yīng)答器的邏輯功能，該電路至少應(yīng)包括輸入開(kāi)關(guān)、數(shù)字顯示器、判別組控制和組號(hào)鎖存器。2.1

6、原理框圖圖1原理框圖2.2設(shè)計(jì)理念1.應(yīng)答者為8名參賽者，分別由8個(gè)按鈕S0 S7代表。該功能只需通過(guò)引腳分配將按鈕分配給實(shí)驗(yàn)版的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)SW0至SW7，使每個(gè)玩家在撥動(dòng)開(kāi)關(guān)后都能產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)。不同玩家通過(guò)撥號(hào)按鍵發(fā)送的信號(hào)由74LS148編碼器編碼，編碼后的輸出信號(hào)在下一步解碼并鎖存。2.設(shè)置系統(tǒng)清零和應(yīng)答控制開(kāi)關(guān)S，由主機(jī)控制。首先，通過(guò)引腳分配將開(kāi)關(guān)s分配給相應(yīng)的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，即開(kāi)關(guān)SW16。該開(kāi)關(guān)連接到相應(yīng)的線路，該線路通過(guò)與非門與其它信號(hào)相連，從而實(shí)現(xiàn)清零功能。3.應(yīng)答器具有鎖存和顯示功能。也就是說(shuō)，玩家按下按鈕，鎖定相應(yīng)的號(hào)碼，并保留優(yōu)先玩家的號(hào)碼，直到主機(jī)清空系統(tǒng)。74LS373具

7、有鎖存功能，一個(gè)玩家按下按鈕就可以鎖存，其他玩家不能先回答。當(dāng)相應(yīng)的數(shù)字被鎖存時(shí)，因?yàn)榫幋a器被編程為從0到7，如果0號(hào)玩家首先回答，它可能會(huì)引起與復(fù)位的混淆，所以應(yīng)該添加一個(gè)加法器來(lái)將編碼器從0到7加1。加法器是74LS83，因此從1到8的數(shù)字可以顯示在下面的74LS47解碼器上。4.應(yīng)答器具有定時(shí)應(yīng)答的功能，并且一次應(yīng)答的時(shí)間由主機(jī)設(shè)置(例如，30秒)。當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)“start”鍵時(shí)，計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)。74LS192具有減法功能，使用74LS192可以自動(dòng)減去設(shè)定時(shí)間。它只需要給出74LS192秒的脈沖。同時(shí)，74LS192與74LS47結(jié)合可以顯示設(shè)定的回答時(shí)間和玩家回答時(shí)間。5.參賽者在設(shè)定的

8、時(shí)間內(nèi)先回答，先回答有效，計(jì)時(shí)器停止工作，玩家的號(hào)碼和先回答時(shí)間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。玩家先回答，然后通過(guò)編碼器、鎖存器、加法器和解碼器顯示出來(lái)。當(dāng)一個(gè)玩家的回答有效時(shí)，可以通過(guò)將74LS148編碼器的GSN端口連接到控制清零端的與非門來(lái)禁止回答其他玩家。同時(shí)，玩家的號(hào)碼會(huì)顯示在數(shù)碼管上。同時(shí)，74LS192的脈沖可以通過(guò)74LS148編碼器的GSN端口停止，從而停止脈沖，達(dá)到顯示應(yīng)答時(shí)間的效果。6.如果時(shí)間到了，沒(méi)有人先回答，答案就是無(wú)效的。系統(tǒng)首先通過(guò)指示燈報(bào)警并禁止回答，00顯示在定時(shí)顯示器上。當(dāng)時(shí)間到時(shí)，減法器74LS192的10位的LDN端口發(fā)出一個(gè)高電平，一個(gè)

9、顯示燈連接到這個(gè)端口作為報(bào)警。同時(shí)，減法器74LS192的10位BON端口將發(fā)出低電平，該低電平可連接到脈沖以停止脈沖。數(shù)碼管顯示00。2.3設(shè)計(jì)流程圖圖2流程圖2.4設(shè)計(jì)方案整個(gè)電路可以分為兩部分，一部分是緊急應(yīng)答電路，另一部分是定時(shí)和報(bào)警電路。1.答答部分：答答裝置供8名選手參賽，分別由8個(gè)按鈕S0 S7代表。通過(guò)引腳分配，按鈕被分配為在實(shí)驗(yàn)版本上切換SW0至SW7，使得每個(gè)玩家在切換開(kāi)關(guān)后可以產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)。不同玩家通過(guò)撥號(hào)按鍵發(fā)送的信號(hào)由74LS148編碼器編碼，編碼后的輸出信號(hào)在下一步解碼并鎖存。設(shè)置系統(tǒng)清零和應(yīng)答控制開(kāi)關(guān)S，由主機(jī)控制。通過(guò)引腳分配將開(kāi)關(guān)s分配給相應(yīng)的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)SW1

10、6。該開(kāi)關(guān)連接到相應(yīng)的線路，該線路通過(guò)與非門與其它信號(hào)相連，從而實(shí)現(xiàn)清零功能。應(yīng)答器具有鎖存和顯示功能。也就是說(shuō)，玩家按下按鈕，鎖定相應(yīng)的號(hào)碼，并保留優(yōu)先玩家的號(hào)碼，直到主機(jī)清空系統(tǒng)。74LS373具有鎖存功能，一個(gè)玩家按下按鈕后可以鎖存，其他玩家不能在另一個(gè)玩家先回答后再回答。當(dāng)相應(yīng)的數(shù)字被鎖存時(shí)，因?yàn)榫幋a器被編程為從0到7，如果0號(hào)玩家首先回答，它可能會(huì)引起與復(fù)位的混淆，所以應(yīng)該添加一個(gè)加法器來(lái)將編碼器從0到7加1。加法器使用74LS83。加1后，從1到8的數(shù)字可以顯示在數(shù)碼管上。2.定時(shí)問(wèn)答功能和報(bào)警部分：一個(gè)問(wèn)答的時(shí)間由主機(jī)設(shè)置(例如，30秒)。當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)“start”鍵時(shí)，計(jì)時(shí)器倒計(jì)

11、時(shí)。74LS192具有減法功能，使用74LS192可以自動(dòng)減去設(shè)定時(shí)間。74LS192工作時(shí)需要給定的第二個(gè)脈沖。同時(shí)，74LS192與74LS47結(jié)合可以顯示設(shè)定的回答時(shí)間和玩家回答時(shí)間。參賽者在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)獲得第一個(gè)答案，第一個(gè)答案有效，計(jì)時(shí)器停止工作，玩家的號(hào)碼和第一個(gè)答案時(shí)間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。玩家先回答，然后通過(guò)編碼器、鎖存器、加法器和解碼器顯示出來(lái)。當(dāng)一個(gè)玩家的回答有效時(shí)，可以通過(guò)將74LS148編碼器的GSN端口連接到控制清零端的與非門來(lái)禁止回答其他玩家。同時(shí)，玩家的號(hào)碼會(huì)顯示在數(shù)碼管上。同時(shí)，74LS192的脈沖可以通過(guò)74LS148編碼器的GSN端口停

12、止，從而停止脈沖，達(dá)到顯示應(yīng)答時(shí)間的效果。如果時(shí)間到了，沒(méi)有人先回答，答案就是無(wú)效的。系統(tǒng)通過(guò)指示燈發(fā)出警報(bào)，并首先禁止回答。時(shí)間顯示顯示00。當(dāng)時(shí)間到時(shí)，減法器74LS192的10位的LDN端口發(fā)出一個(gè)高電平，一個(gè)顯示燈連接到這個(gè)端口作為報(bào)警。同時(shí)，減法器74LS192的10位BON端口將發(fā)出一個(gè)低電平，該低電平可以連接到脈沖，以阻止脈沖被發(fā)送到加法器，因此數(shù)碼管顯示00。三單元電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路分為五個(gè)部分：編碼單元、鎖存單元、加法器單元、緊急響應(yīng)時(shí)間設(shè)置單元和解碼單元。3.1編碼單位玩家按下按鈕后，就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。74LS148用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，優(yōu)先級(jí)確定器由74LS148集

13、成優(yōu)先級(jí)編碼器組成。編碼器有八個(gè)信號(hào)輸入端、三個(gè)二進(jìn)制碼輸出端、一個(gè)輸入使能端ei、一個(gè)輸出使能端EO和一個(gè)優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標(biāo)志GS。菜單如表5.24.1所示。從功能表中可以看出，當(dāng)EI=0 時(shí)，編碼器工作，當(dāng)EI=1 時(shí)，無(wú)論八個(gè)輸入端的狀態(tài)如何，輸出端為 1 ，GS端和EO端為 1 ，編碼器處于非工作狀態(tài)，稱為輸入低電平有效。圖3優(yōu)先級(jí)編碼器74LS148的功能表投入產(chǎn)出。EI I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7A2 A1 A0一般事務(wù)11 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 00 00 0 0 0 10 0 10 0 1 0 10 0 1 10 1

14、 0 0 10 0 1 1 10 1 1 0 10 0 1 1 1 11 0 0 0 10 0 1 1 1 1 11 0 1 0 10 0 1 1 1 1 1 11 1 0 0 10 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1(表中顯示了任何狀態(tài))由74LS148集成優(yōu)先級(jí)編碼器組成的優(yōu)先級(jí)確定器如圖所示。當(dāng)按下緊急開(kāi)關(guān)S1-S7中的一個(gè)時(shí)，編碼器輸出對(duì)應(yīng)于相應(yīng)鍵的二進(jìn)制代碼，并且低電平有效。編碼器輸出AO A2和工作狀態(tài)標(biāo)志GS作為鎖存電路的輸入信號(hào)，輸入使能端EI應(yīng)與鎖存電路的Q0端相連，以便在EI端為“1”時(shí)鎖定編碼器輸入電路，使其它輸入開(kāi)關(guān)不起作用。具體實(shí)現(xiàn)電路如下：圖4編碼單元

15、3.2閂鎖單元74LS373菜單：電能質(zhì)量L H H HL H L LL L X Q上表為74LS373真值表，其中：L低電平；H高液位；X非穩(wěn)態(tài)；Q0在穩(wěn)定狀態(tài)前建立質(zhì)量等級(jí)；G輸入端子，與8031ALE相連。高級(jí)：不受阻礙。低電平：閉鎖。OE的使能端子接地。當(dāng)g=1 時(shí)，74LS373的輸出端子1q-8q與輸入端子1d-8d相同。當(dāng)g為下降沿時(shí)，輸入數(shù)據(jù)被鎖存。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，編碼器只有三路輸入，所以只使用Q1到Q3，Q4連接到74LS148的GSN，然后通過(guò)與非門連接到74LS373的輸出D4，然后輸入到74LS373的G端口。從而達(dá)到閉鎖的目的。具體電路圖是：圖5閂鎖單元3.3加法器單元由于玩家輸入0到7，他們應(yīng)該在每個(gè)數(shù)字上加1，讓數(shù)碼管顯示1到8，所以應(yīng)該使用加法器。加法器的真值表是：A1A3B1B3A2A4B2B4| S1S3S2S4C2C4| S1S3S2S4C2C4左左左|左左|右左左左左|右左|右左左左左|右左|右左H H L L | L H L | H H L左左右|左右|右左H L H L | H H L | L L HL H H L | H H L | L L高高低|低高|