1、 课 程 设 计 说 明 书课程名称： 数字电子技术 设计题目： 四人抢答器 院 系： 电子信息与电气工程系 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 课 程 设 计 任 务 书设计题目 四人抢答器学生姓名 所在院系 电子信息与电 气工程系 专业、年级、 班 设计要求：1、设计制作一个可容纳四个组参赛的抢答器，每组一个抢答开关；2、设置一个抢答开始按键，同时设置抢答定时电路，且计时起点与抢答命令同步，计时终点是第一个抢答者的抢答信号到来，超时而无人抢答题目作废；3、系统具有第一抢答信号鉴别和锁存功能，主持人发布抢答命令后，第一抢答者按下抢答键后，电路应记下第一抢答者的组别，并封锁其他各组的
2、抢答信号，即其他任何一组的抢答信号都不会使电路响应；4、系统采用声光指示第一抢答者：用扬声器提示第一抢答者产生；用发光二极管指指示第一抢答者。学生应完成的工作：设计四人抢答器的工作原理，并利用 Multisim 软件进行电路仿真。利用 DXP 软件绘制电路原理图，并设计制作电路的 PCB 板。根据设计原理对电路进行安装、调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。参考文献阅读：1童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2005. 2臧春华.电子线路设计与应用M.北京:高等教育出版社,2005.3邱关源 罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4阎 石.数字电子技术（
3、第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.5张阳天 韩异凡 Protel DXP 电路设计M.北京：高等教育出版社，2005.2工作计划：5 月 17 号19 号完成原理图的设计；5 月 20 号23 号进行 PCB 设计；5 月 24 号26 号制作 PCB 板；5 月 27 号28 号电路板安装与调试，提交课程设计报告。任务下达日期： 2010 年 5 月 17 日任务完成日期： 2010 年 5 月 28 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 四人抢答器摘 要：用 74LS175N 实现电路的四人抢答功能，用 555 定时器来控制计时从而实现当无人抢答时的报警功能，在计时方面则有 74
4、LS192N 及74LS247N 来实现数码管的倒计时。其中，74LS192N 的预置数从高到低依次接 1001（对应的十进制数为 9） ， 其 DWN 端接高电平实现减计数。要注意的是 74LS247N 和 74LS192N 以及数码管是共阳极的。关键词： 555 计时器 共阳极 芯片 预置数 目 录1.设计背景 21.1 了解数字电路系统的定义及组成21.2 掌握时钟电路的作用及基本构成22.设计方案22.1 任务分析22.2 方案论证33.方案实施 63.1 原理图设计63.2 电路仿真63.3 PCB 制作73.4 安装与调试74.结果与结论 75.收获与致谢 86.参考文献 87.附
5、件 97.1 PCB 布线图927.2 元器件清单91. 设计背景1.1 了解数字电路系统的定义及组成数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。1.2 掌握时钟电路的作用及基本构成时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时
6、钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的 555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。2. 设计方案2.1 任务分析根据要求，此抢答器电路应包括以下部分：3抢答按钮 触发器 锁定电路 译码电路主持人控制开关 控制电路 报警电路秒脉冲产生电路 定时电路 译码电路 显示电路显示电路设计时触发电路以及锁定功能用 74LS175 四 D 触发器，译码电路用译码器，显示电路用数码管，报警功能应用蜂鸣器，秒脉冲电路应用 555 定时器。
7、2.2 方案论证主要介绍一下各芯片的工作原理以及各自的功能，为后边电路的设计提供依据。74LS192 简介74LS192 是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下图所示：图中， 为置数端， 为加计数端， 为减计数端， 为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，4P0、P1、P2、P3 为计数器输入端， 为清零端，Q0、Q1、Q2、Q3 为数据输出端。74LS192 功能表输入 输出MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q01 0 0 0 00 0 d c b a d c b a0 1 1 加法计数0 1 1 减法计数74LS247 简介
8、74LS247 为 4 线七段译码器/驱动器（BCD 输入， OC,15V） ，集电极开路输出的 BCD七段译码器 /驱动器。其管脚排列及功能表如下图所示。74LS247 功能表5用 D 触发器实现对二极管的控制6555 定时器简介555 定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。本文用到 555 定时器的多谐振荡功能。555 定时器组成的多谐振荡电路 555 定时器多谐振荡工作波形73. 方案实施3.1 原理图设计3.2 电路仿真在各单元电路设计的基础上，用 Multisim10 软件把各单元电路连接起来，画出符合软件
9、要求的系统整体逻辑电路图。系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性，结果如下图所示。83.3 PCB 制作在制版之前应先检查原理图，待确定连线无误后导入 PCB 板，按照老师的要求设置规则，然后进行合理布局、布线，完成之后，找老师查看。经过老师的同意后进行打印制作电路板。PCB 布线图见附件。3.4 安装与调试板子制成后，应首先检查看是否有断路短路，确认无误后安装元器件，此过程中一定要注意芯片的安装方向，最后应用学过的焊接技术进行电路板焊接。待所有工作完成之后自己找老师进行电路调试，这时一个抢答器就基本上制成了。4. 结果与结论经过本次实习，我学会了使用 Multisim1
10、0、DXP 软件设计电路图并进行仿真操作，熟练掌握了在 PCB 板上布局、布线的技巧，最终经过印版、安置元件和焊接电路制得抢答器，按要求完成了老师布置的实习任务。经过电路调试，器件虽然不能正常工作，但我已经从中学到了很多，在这之后我会运用老师教给我们的知识进行电路故障查找并进行排除，让其最终能够正常工作。95. 收获与致谢本次实习，在三位老师的悉心指导下，我有很大的收获。本次实习对我的动手能力要求很高，从仿真软件的电路设计，到 DXP 软件的布线，我都收获匪浅。通过实习，对各种元器件的功能有了跟加深切的体会。在整个电路板实物的制作过程中，无论打印，转印，钻孔，洗版，我都认真对待，动手能力有了很
11、大提高。6. 参考文献1童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2005. 2臧春华.电子线路设计与应用M.北京:高等教育出版社,2005.3邱关源 罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4阎 石.数字电子技术（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.5张阳天 韩异凡 Protel DXP 电路设计M.北京：高等教育出版社，2005. 7. 附件7.1 PCB 布线图107.2 元器件清单Header 2 1 个四角脉冲开关 4 个六角开关 1 个1K 电阻 5 个100 电阻 4 个51K 电阻 2 个0.1uF 电容 2 个NE555N 1 个74LS192N 1 个74LS247N 1 个74LS175N 1 个 74LS74N 1 个74LS20N 1 个1174LS00N 1 个74LS04N 1 个数码管 Dpy-CA 1 个蜂鸣器 1 个红色二极管 2 个蓝、绿、黄二极管 各 1 个12指导教师评语：课程设计报告成绩： ，占总成绩比例： 40 课程设计其它环节成绩：环节名称：原理图设计与仿真，成绩： ，占总成绩比例： 20 环节名称： PCB 设计 ，成绩： ，占总成绩比例： 20 环节名称：电路安装调试 ，成绩： ，占总成绩比例： 20 总 成 绩： 指导教师签字：年 月 日本次课程设计负责人意见：负责人签字：年 月 日
