喻常卫数字电路课程设计报告书.doc

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1、2009级学生数字电路课程设计 贵州航天职业技术学院数字电路课程设计报告书课题名称 数字抢答器的设计姓 名喻常卫 学 号 A093GZ院、系、部贵州航天职业技术学院电子工程系专 业 通信技术指导教师 刘旭梅老师2010年 11月 22日一、 课程设计的题目以及目的31.1 设计的题目31.2 设计目的31.3 设计思路3二、功能介绍32.1 主要功能3三、总体方案设计过程4 3.1 方案论证4四、主要芯片以及数码管的介绍4.1 优先编码器 74LS14854.2 四R-S锁存器 74LS27964.3 字符译码器 74LS487 4.4 共阴极数码管8五、元器件清单9六、设计总结9一、设计题目

2、以及设计目的1.1 设计题目数字抢答器的设计1.2 设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解面包板结构及其接线方法。（4）了解数字抢答器的组成及工作原理。（5）熟悉数字抢答器的设计与制作。1.3 设计思路（1）设计抢答器电路。（2）组装调试抢答器电路。（3）通过电路图连接实物图。二、功能介绍 2.1 主要功能 （1）抢答器最多可供8名选手参赛，编号为18，每名参赛选手分别用一个开关（分别为S1S8）控制，并设置一个系统清零以及抢答控制开关S，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、3）开关S作为清零及抢答控制开关（由支持人控制），当开关S被按下时抢答电路清零，当开关松开以后则允许抢答。输入抢答信号由抢答器按钮开关S1S8实现。 （4）有抢答信号输入（开关S1S8中任意一个被按下）时，并显示出对应的组别号码。此时，再按其他任何一个抢答器的开关均无效，指示灯依旧保持第一个开关按下时所对应的状态不变。三、总体方案设计过程 3.1方案论证数字抢答器总体方框图如图1所示其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。选手可以进行抢答，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢

4、答之后，禁止二次抢答、数码管显示器所显示的内容为第一次抢答时所对应的内容，指示灯依旧保持第一个开关按下时所对应的状态不变，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。抢答器电路如图2所示。图2 数字抢答器电路该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的端均为，个触发器输出置，使74LS148的，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，1Q=1，=1，74LS4

5、8处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。此外，1Q，使74LS148，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1Q，使，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开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。 四、主要芯片的介绍 4.1 优先编码器 74LS148 （1） 有些单片机控制系统和数字电路中，无法对几个按钮的同时响应做出反映，如电梯控制系统在这 种情况下就出出现错误，这是绝对不允许的于是就出现了74ls148优先编码器，先说一下他的基本原理.他允许同时输入两个

6、以上编码信号。不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。 图4 74ls148真值表由74ls148真值表可列输出逻辑方程为： A2 = (I4+I5+I6+I7)IE A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)IE A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)IE 优先编码器 74ls148功能表 从以上的的功能表中可以得出，74ls148输入端优先级别的次序依次为I7，I6，I0 。当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时，输出端才输出相应该输入端的代码.。（3）

7、74LS148的引脚功能为：/EI为使能输入端。/I7-I0为输入端口，它们的优先级别为别为/I7,/I6,/I5,/I4,/I3,/I2,/I1,/I0./CS为标记输入信号段，当有一个输入信号为有效低电平的时候，/CS就为低电平。当/CS=0时，它可以编码器的级联。/EO为使能输出端，它可以做级联和扩展。 当/EI=1时，不管I输入什么，输出都是为1。当/EI=0时，Y0-Y2根据/I7-/I0的优先级别进行编码。 4.2 四R-S锁存器 74LS279 （1）四个锁存器中有两个具有置位端（SA，SB）。 当S为低电平、R为高电平时，输出端（Q）为高电平。当S为高电平、R为低电平时,Q为低

8、电平。当S和R均为高电平时，Q被锁在已建立的电平。当S和R均为低电平时，Q为稳定的高电平状态,即属于非法状态。 对SA和SB，S的低电平表示只要有一个为低电平，S的高电平表示SA和SB均为高电平。（2）原理：在74LS279中，由于4回路中2回路置位端为两个，所以使用其一时，整理两个置位输入作为1使用，或将另一个输入固定为“H”使用。另外，作为稍微变化74LS279的使用方法，也可以将3组作为RS锁存器使用，剩余的RS锁存器作为2输入逻辑与非门电路使用，复位输入例如1管脚固定为“L”时其输入为“H”，所以可构成将2和3作为输入，4作为输出的二输入逻辑与非门电路，此变换如图3所示图5 74LS2

9、79管脚引线图（3）引脚功能定义： 1Q4Q： 输出端； 1S4S： 置位端（低电平有效）；1R4R： 复位端（低电平有效）。（4） 图4 真值表4.3 字符译码器 74LS48（1） 图6 74LS48管脚引线图（2） 图7 74LS48的真值表根据74LS48的真值表可知：/RBI为灭零输入端，当/RBI=1时，为不灭零。/LT为试灯输入端。/BI为灭灯输入端。/RB0为灭零输入端。当/LT=0且/BI=1时，Ya-Yg均输出高电平，则说明，试灯全亮。当/BI=0时，不论/LT与/RBI，A0-A3取任何值，Ya-Yg都输出低电平。则，试灯均不亮。当/BI=1且/LT=1时,则A0-A3的

10、输入，输出不同的数值。 4.4 共阴极数码管图8 数码管的引脚图7 段数码管和74LS48的引脚链接起来时，在74LS48中的/BT和/LT的允许输入下，当74LS48的A0-A3不同的输入，数码管会显示相应的数字。五、元件共有以下：芯片74LS148、74LS48、74LS279各一个，共阴极数码显示器：1个 按钮开关（四脚）：9个发光二极管：1个，电阻：510（1个）、10K（9个）面包板一块、导线若干六、 设计总结通过此次对数码抢答器器材的组装以及测试，让我们得到了更多的学习和了解多功能的集成电路的特性以及广泛运用，亲手接触了集成电路与面包板间的连线，对它的工作原理的理解，所以我个人认为

11、这次实际的手工操作很是成功。首先了解什么是数字抢答器，它有哪些功能和特性、和一般的抢答器的区别，该电路的两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效在本次的作业中主要芯分别是由：74ls148（优先编码器） 74LS48（译码器） 74LS279（锁存器）各一个、数码管、抢答按钮、电阻、以及很多导线组成， 而且在连接中要特别的小心，一步之错全盘皆输。在优先编码器148的连接中大意的连接导线很可能使数码管不能显的数字，并且加深了对它们的功能运用的了解 74ls148基本原理 他允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器

12、时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。74ls148优先编码器管脚功能介绍:为16脚的集成芯片，电源是VCC(16) GND(8),I0I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端, 还有74LS279（锁存器）74LS48（译码器）等等通过此次的努力有的时候虽然连接好了电路，但和结果还有很大的距离。一次次的拆与再次的组装元件，最后还是皇天不负有心人的得到了理想的结果，非常的兴奋与开心，很有成就感似的， 此次课程设计从整理并大家进行讨论，在讨论和实践中完成了此次的课程设计。在设计过程中我们遇见了一些设计和实际操作上的分歧，但是通过我们收集资料和相互的讨论最终解决了当中出现的许多问题。总的来说实践才是判断真理的标准，所以我觉得我们有了这样的实训的机会在今后的社会发展中会有很大的帮助。