1、课设报告题目 八路抢答器 课程名称学院专业姓名学号完成时间大学课程设计报告目 录摘要 .第 1 章 绪论 11.1 项目研究背景及意义 11.2 八路抢答器简介 1第 2 章 总体设计方案及论证 22.1 总体方案设计 22.2 八路抢答器的主要用途 2第 3 章 硬件实现及单元电路设计 33.1 抢答模块 33.1.1 控制芯片的选择 33.2 计 数 模 块 53.3.1 计数模块基本工作原理 5第 4 章总结 .10参考文献 .11附 录 11附件 1:原理图 11附件 2:程序 11附件 3:元件清单 12摘要该抢答器具有抢答功能和计时功能。主持人持有置数与开始两个开关,按下置数开关后
2、进行置数,按下开始开关后抢答器将进行倒计时,时间内有人抢答实现锁存并显示抢答者编号。关键词:八路抢答器;STC74ls373;555 计时器 大学课程设计报告1第 1 章 绪论1.1 项目研究背景及意义就现阶段而言,各种比赛层出不穷,类似于知识竞赛,娱乐竞赛中不能缺少的就是抢答器。抢答器能公平,公正,直观的判断并显示出抢答者的座位,既能考验选手的反应时间,反应速度,又能更好的增强团队意识,使选手体验到一种压力感。而设计八路抢答器也是对我们学习模电数电的知识的应用,在设计过程中能体验各个芯片的应用,达到学有所用。1.2 八路抢答器简介八路抢答器,顾名思义,就是有八个输入端口,在八组代表进行抢答时
3、,当有一组抢先按下抢答按钮时,抢答器能准确判断出抢答者,并以数字提示。主持人持有两个控制开关,用来控制抢答器的清零置数和抢答的开始。抢答器具有抢答模块和计数模块,抢答模块应具有互锁功能和显示功能,当其中一组抢答成功后能进行锁存,阻止其他组抢答,同时在数码管上显示抢答成功一组的编号。计数模块应具有计数功能与显示功能,在 555 计时器提供脉冲信号的情况下倒计时并且在数码管上显示出来。抢答应具有一个总开关,可以同时控制抢答模块和计数模块的计数与清零。大学课程设计报告2第 2 章 总体设计方案及论证2.1 总体方案设计小四,宋体,行距 1.5 倍系统总体的设计方框图如图 2.1 所示。本方案是将抢答
4、按钮与锁存器相连,将最先抢答的选手的编号锁定,再依次经过优先编码器、译码器和译码显示电路,最后显示的是抢答选手的编号,同时,编码器与定时电路相连,选手抢答时同时实现编号显示与计数模块置数。主持人控制开关和其他部分电路实现对抢答电路、定时电路的控制。图 2.1 系统方框图2.2 八路抢答器的主要功能(1)设计八路抢答器,可同时供 8 名选手参赛,他们的标号分别是0,1,2,3,4,5,6,7,各持有一个抢答按钮。(2)主持人持有两个控制开关,用来控制抢答器的清零置数和抢答的开始。(3)抢答器具有锁存和显示功能。主持人控制抢答开始后,当有选手按动抢答按钮,锁存器立刻被锁定,并在数码管上显示出选手的
5、标号,同时计数器接受信号重新置数。锁存直到主持人按下抢答的下一回合的开始开关。抢答按钮八 D锁存器优先编码器译码器数码管脉冲信号控制开关 定时电路译码器数码管大学课程设计报告3第 3 章 硬件实现及单元电路设计3.1 抢答模块该电路具有锁存功能与显示功能,由按钮开关,8d 锁存器 74ls373,优先编码器 74ls148,7 段译码器 74ls247,七段数码显示器管组成。抢答信号经74ls373 锁存器,到 74ls148 优先编码器转换为 2 进制信号,经译码器译码在数码管上显示,同时信号经过优先编码器时经输出 GS 到锁存器完成锁存。3.1.1 控制芯片的选择首先介绍主要芯片的逻辑功能
6、,74ls373 是常见的 8D 锁存器,引脚,功能真值表如下从真值表可以看到 74ls373 的功能,当 =0,LE=1 时,74LS373 输出随OE输入一起改变,当 =0,LE=0 时,74LS373 将进行锁存。 OE74LS148 是的常见的 8 线-3 线优先编码器,即有八个输入端,三个输出端,功能是从 8 个输入端口的输入信号转换成 2 进制信号,进而判断抢答选手的编号。它的引脚图,功能真值表如下大学课程设计报告4七段显示译码器 74ls247 输出低电平有效,用以驱动共阳极数码管显示器。其引脚如图BI/RBO 为 74LS247 的消隐输入及脉冲消隐输出,由真值表可知其低电平有
7、效。当 BI 为高电平开路时,/L T 的低电平可使 ag 为低电平。3.2 计数模块大学课程设计报告5计数模块由 555 定时器,两片十进制计数器 74LS192,两片显示译码器74LS48,两片数码显示管组成。由 555 定时器产生秒脉冲信号,给个位上的可逆计数器 74ls192 一个进位信号,并经译码器并在数码管上显示,当这片计数到 0 时提供一个进位信号,使十位上的计数器开始计数,并经译码器并在数码管上显示。PS:该芯片在 protuse8.0 仿真上的引脚与实物具有一定的差别3.2.1 控制芯片基本工作原理74LS192 是具有置数和清零功能的同步十进制减计数器,其引脚图,逻辑符号和
8、功能真值表分别如下MR 为置零端,高电平有效; 为预置端,低电平有效;CPu 为加计数端,PLCPd 为减计数端,P0、P1、P2、P3 为输入端,Q0、Q1、Q2、Q3 为输出端。大学课程设计报告67 段显示译码器 74LS48 是一种常见的译码器,其输出高电平有效,引脚和功能真值表如下。1,7 段译码功能(此时 LT=1,RBI=1)大学课程设计报告72,消隐功能(BI=0)3,灯测试功能(LT = 0)4,动态灭零功能(LT=1,RBI=1)NE555 计时器引脚与功能表由要求可知秒脉冲信号周期为 1s,所以频率是 1 赫兹。电容 C1 的充放电时间分别是:t1=(R1+R2)C1ln2
9、,t2=R2C1ln2所以 555 的 3 端输出的频率为: f=1/(t1+t2)1.43/(R1+2R2)C1大学课程设计报告8当电阻和电容值分别是:R1=15K,R2=64K,C1=10uf,满足上式,即得到的是秒脉冲下面介绍抢答电路整体工作原理。1.各个选手分别对应的按钮编号是 0、1、2、3、4、5、6、7,抢答成功后显示器上显示的分别是 0、1、2、3、4、5、6、7。 2.主持人持有两个开关,先将(置数)开关按下,接地输出低电平,与 LE与 PL 段端相连。当 74LS373 端 LE 为低电平时,此时锁存器锁存数据;当计数器 74LS192 的 端为低电平信号时,而 MR 端也
10、是低电平,此时在 74ls192 的PL端口功能为置数,在数码管上显示预先置入的数值。使用抢答器时,主持人宣读题目或要求后,之后按下(开始)开关,与电源接通,为高电平,开关另一端接 PL 与 LE 端。当 74LS192 的 端为高电平时,PL开始接受秒脉冲信号并作减计数;当 LE 端为高电平时,八 D 锁存器处于传输状态,可以进行抢答。当一个选手抢答成功,八 D 锁存器 74LS373 接入低电平信号,输出端 Qn 输出低电平,经 83 线优先编码器转换为二进制信号,输出到七段译码显示器74LS247 的二进制信号经其译码后输出到七段共阳数码管上,显示对应的编号。而 74LS148 的管脚
11、14(GS)的输出电平由高变低,输出到 74ls373 锁存器的11(LE)端口,实现锁存功能,其他选手若再进行抢答也无对应输出,即实现了抢答功能;同时,74LS148 的 GS 端输出口与十进制计数器 74ls192 的 PL端相连,实现在锁存的同时实现置数。下一个回合开始时,主持人按下(开始)开关,与电源接通,输出高电平信号,实现计数功能。大学课程设计报告9第四章 总结经过这次的课程设计,存在并发现了一些问题。在设计仿真的过程,由于分工的不同,事先没有沟通好,导致在两个模块整合在一起的时候有点不舒服,以至于做了两个开关,而不是简洁的一个。在设计抢答器的过程中,我们先是设计了一个四位的抢答器
12、,在四位变八位的过程中如何实现锁存也纠结过是否选择换一个锁存器,试验过 74ls279,在八个输入端设置一个与门接入 373 的le,最终还是选择 74ls373,并在 GS 端口接入。在进行焊接的过程中,一个重要的问题就是板子的使用,不了解购买的这种板子,导致很多引脚连接在一起,最重要 555 脉冲信号都未产生,这是在焊接完成的情况下才发现的,时间技术有限,无能为力了。还有焊接的技术不够熟练,存在地方接触不良的情况,虽然又焊接加固了一下,但还是不稳定。、参考文献1 阎石. 数字电子技术基础.高等教育出版社, 2016.2 童诗白. 模拟电子技术基础. 北京: 高等教育出版社, 2015.3
13、邱关源. 电路. 北京: 高等教育出版社 , 2016.4 门宏. 555 时基实用电路解读 ,2012.附录附件 1:原理图附录 2:程序附件 3:元件清单大学课程设计报告10序号 型号 名称 数量 备注1 73LS373 八 D 锁存器 1 工作电压 5V2 74LS148 优先编码器 1 工作电压 5V3 74LS48 七段译码显示器 2 工作电压 5V4 74ls247 七段译码显示器 1 工作电压 5V5 / 共阴极七段数码显示管 2 工作电压 5V6 / 共阳极七段数码显示管 1 工作电压 5V7 74LS192 十进制可逆计数器 2 工作电压 5V8 NE555 555 计时器 1 工作电压 5V9 74ls04 非门 1 工作电压 5V10 74htc00 与非门 1 工作电压 5V11 R2 1K 1 与发光二极管相连12 R4 15K 2 连接 NE555 的 7 脚与 8 脚13 R5 64K 2 连接 NE555 的 6 脚与 7 脚14 C1 0.01uF 3 连接 NE555 的 5 脚与地15 C2 10uF 2 接 NE555 的 6 脚与地16 D1 发光二极管 1 提示秒脉冲17 S0S7 弹片开关 8 供选手抢答18 S8 单刀单掷开关 1 主持人开关