数字电路课程设计

数字电路课程设计2011-2012 学年 指导教师:电气工程系 1、任务书课题名称 指导教师(职称) 执行时间 2011~2012 学年第二学期 学生姓名学号 承担任务 设计目的 了解触摸开关和发声原件。贵州11选5_[官网首页]设计要求 可供8人抢答,有人抢答时,蜂鸣器发声,同时优先抢答 者对应的指示灯亮,显示抢答号码,而后抢答的指示灯不 数字抢答器由主体电路与扩张电路组成.优先编码电路,锁存器,译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出:用控制电路和主持人的开关启动报警电路,以上两部分组成主体电 路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展 电路。经过布线,焊接,调试等工作后数字抢答器成型。 抢答器四周有安装孔,可以方便的安装在操作台上,外接抢答按钮接入相应的接线端子, 如果需要外接电铃或指示灯,则接入继电器端子,安装完毕后就可以上电了,抢答器的电流输 入为5V 直流输入。 抢答器通上电后,蜂鸣器响,三个数码管都显示 0,按下复位按钮后进入正常工作状态,这 时可以设定抢答倒计时间,只要按动 10 进制编码 按钮分别对时间的十位和个位设定,设定 的时间在数码管上实时的显示出来。设定的时间范围为:0~30 秒,设定完时间后,就可以按动 开始按钮,表示抢答开始,这时蜂鸣器响0.1 秒,提示各位选手,抢答已经开始,同时倒计时器开 始从设定的时间进行倒计时。 若在抢答时间内有人抢答,则第三个数码管立即显示抢答位号,倒计时间停止倒计时,所 用掉的时间就是抢答的时间,同时蜂鸣器响2 秒,继电器吸合2 秒,表示有人抢答,在这个按键 之后按下的按键除了复位键外,其他按键均无效,只有主持人按下复位键后,可以进入下一轮 抢答。 若在抢答时间内均无人抢答,则在倒计时器计数到 的时候,第三个数码管显示0,表示 无人抢答,蜂鸣器响 秒,这时除了复位键外,其他键均无效,只有主持人按 下复位键后,可以进入下一轮抢。贵州11选5_[官网首页] 依据该课程设计的任务,系统性地进行资料的收集、加工与整理,正确使用工具书; 培养学生掌握相关课程设计的程序、方法与技术规范。 长期以来,综合课程设计是以理论课教学、课程实验和课程设计等教学环节构成的。 我们在教学实践的过程中,结合理论教学的进程,利用mulsitim进行元件接线,参数设定。 边连线,边测试,边修改,边分析,并与理论计算结果进行对照。贵州11选5_[官网首页]通过 mulsitim 软件的 "Component Properties"(元件属性)可随时调整和修改元器件参数,分析各元件参数对电路的 作用与影响。贵州11选5_[官网首页]调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样的实验中,把实验与理论有机 的结合起来,加深了我们对理论的认识。 第一章基本设计原理 错误!未定义书签。1第二章 总体设计框图 错误!未定义书签。1第三章 具体设计 错误!未定义书签。23.1 抢答电路 错误!未定义书签。23.2 发光二极管显示电路 错误!未定义书签。贵州11选5_[官网首页]33.3 主持人控制开关电路 错误!未定义书签。33.4 控制电路和秒脉冲产生电路 错误!未定义书签。53.5 定时、译码、显示电路 错误!未定义书签。53.6 错误!未定义书签。6第四章 仿真 错误!未定义书签。7第五章 心得体会 .................................................................................................错误!未定义书签。11参考文献 错误!未定义书签。3答辩记录及评分表 第一章基本设计原理 路智力竞赛抢答器,当有人按下按钮后,代表他这一组的发光二极管就亮了,同时,别组成员按下按钮时,则不会使自己这一组的灯亮。贵州11选5_[官网首页]要想实现这个目的,我们可以用锁存 器或者触发器来实现,因为它们都能存储一位二进制数字。主持人有一个开始键,当这个 键按下时,才会使抢答器正常工作;当这个键弹起时,无论8 个选手如何按按钮,他们各 自所对的发光二极管都不会亮。这个开关我们可以用芯片上的清零端或者使能端来实现。 当然,既然是抢答器,就会有时间限制,我们需要一个倒计时器,并且需要将时间显示, 我们可以用相关的芯片实现这一功能,具体设计在下面的设计中会有详细的叙述。每次抢 答完后,主持人都会将时间重新置数,这一功能也可以通过芯片上的相应端口来实现。 第二章总体设计框图 下图为总体设计框图。 总体设计框图它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能,即开始抢答后, 当选手按动抢答键时,能使代表该选手的发光二极管发光,同时能封锁输入电路,禁止其 他选手抢答,扩展电路完成定时抢答的功能以及将时间显示出来。 主持人控制开 控制电路秒脉冲产生电 定时电路译码电路 显示电路 抢答按钮 锁存器或触发 第三章具体设计 智力抢答器包括抢答电路,发光二极管显示电路,主持人控制开关电路,控制电路, 秒脉冲产生电路,定时、译码、显示电路。下面对各部分进行详细叙述。 3.1 抢答电路 抢答电路包括集成D 触发器74LS374 个开关。我们先对74LS374芯片进行简要介绍。 下图是它的管脚图和真值表。 74LS374管脚图 74LS374功能表 374 为具有三态输出的八 边沿触发器,且是上跳沿触发的。当一个脉冲的上升沿到来时,输出Q 端的值。OC端为使能端,低电平有效,当OC 接高电平时, 处于高阻状态,OC 端接低电平时,芯片能够正常工作。8 端接8个开关,开关另一端 接高电平。CLK 端接脉冲信号。下图即是抢答电路电路图。 U1 74LS374N 1D 5D13 6D 14 7D 17 8D 18 ~OC CLK11 1Q 5Q12 6Q 15 7Q 16 8Q 19 J1 Key SpaceJ2 Key SpaceJ3 Key SpaceJ4 Key SpaceJ5 Key SpaceJ6 Key SpaceJ7 Key SpaceJ8 Key Space图3-3 抢答电路图 3.4 控制电路和秒脉冲产生电路 控制电路是由8个或门组成的。74LS374 入端上,每两组的输出有分别接在另一个或门的输出端,最后输出端和脉冲信号接在一个或门的输入端,输出端接在74LS374 的脉冲输入端和74LS192 的CPD 端输出为高电平,经过几个或门后,最后输入74LS374 74LS192的脉冲输入端的信号固定为高电平,则我们将脉冲信号锁住了,无论别的抢答开 关按下与否,都不会影响结果。这就起到了控制电路的作用。 秒脉冲信号产生电路可以通过555 定时器得以实现,但在此次设计中,我们为了简便, 直接用方波电源来实现,将其周期改为1 秒即可。下图为控制电路和秒脉冲产生电路电路 控制电路和秒脉冲产生电路电路图3.5 定时、译码、显示电路 定时、译码、显示电路是由 74LS48 译码器,74LS192 计数器和七段数码管构成的。 在仿真时我们用的是将译码器和七段数码管集成之后的一个数码管,这样可以使我们在仿 真时稍微简单一些。我们将74LS192 的四个输入端DCBA 端分别接上高电平,低电平,低 电平,高电平,则通过译码器在七段数码管上显示 9,然后通过减计数,依次减一,当抢 答按钮按下时,控制电路将会锁住脉冲信号,因此数码管应该显示当前数字不变。直至下 一次抢答时,主持人通过置数重新将其置为9。下图为定时、译码、显示电路。 图10定时、译码、显示电路电路图 3.6 智力竞赛抢答器全图 下图为多路智力竞赛抢答器的完整电路图。图11 多路智力竞赛抢答器全图 第四章仿真 本次设计我们用mulsitim软件进行仿真。 当主持人开关电路的按钮弹起时,即使别的抢答按钮按下时,发光二极管也不会亮。 下图是这种情况的仿真结果。 图12 仿真情况1 由上图可知,J15 弹起时,虽然 J1,J13,J14 闭合,但是发光二极管任然是熄灭的, 这也证明了上文的结论。 当主持人控制开关闭合时,如果有一组已经先将抢答开关按下后,其余的组再将抢答开关按下时,他们所对应的发光二极管也不会亮。 图13 仿真情况2 在J2 先按下的情况下,虽然后面的J1,J10,J12,J13 也按下了,但是也只有由J2 当开始正常抢答后,计数器开始倒计时,当有人抢答后,数码管上应该显示当前的数字不变,直到主持人在下一个问题时将其重新置数。 图14. 仿真情况3 J12 按下了,他所对应的灯X6 也亮了,而此时数码管显示为5,并且不再变化了,这 也证明了前文结论的正确。 第五章 心得体会 经过两周的课程设计,我学会了如何进行电路设计及丰富了自己的理论知识和实践实习能力,在设计过程中,加深了对组合和时序逻辑电路的掌握情况,同时也使得学过的知识 得到了巩固与复习,在设计抢答器、报警器、定时器的过程中,通过翻阅资料,上网搜索 等,我对各电路器件(如:与非门,555 定时器和 LED 显像管等)及原理有了更深一层次 的认识,既增强了我的理解能力,也使我能更好的运用所学的知识。在设计之初,并不明白 如何用所学的器件来实现电路的功能,经过老师谆谆教导和小组内的激情讨论,最终确定 了答题的设计方案,在设计的过程中,不断的发现和克服困难,使我明白了,学习并非上课 认真学习那么简单,我深深的体会到了,要将所学的理论知识转变成事物的重要性,不仅能 够加深对理论知识的理解,也能怎家对本课的兴趣和爱好. 两周的磨练,使我对本课由最 初的懵懂认识到现在的全面了解,总的来说收获很多. 在此,我要深深的感谢指导老师---吴老师和我的小组成员们给与我的帮助与支持,是 他们给予了我坚持完成课程设计的信心和动力,明白了团队在理论实践和创新中的作用, 我相信在以后的学习和工作过程中,我都将受益匪浅. 答辩记录及评分表课题名称 答辩教师(职称) 答辩时间 学年第 学期 学生姓名学号 评分

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通信/电子  --  电子设计
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电子技术 电路 数字电路 课程设计

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