電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)八路搶答器設(shè)計(jì)

1、- 1 -1課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 院 部： 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2009年5月19日 報(bào)告成績(jī)： 評(píng)閱意見(jiàn)：評(píng)閱教師 日期 i八八路路搶搶答答器器設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)ii目錄目錄目錄目錄.i摘 要.iiabstract.iii第一章 八路搶答器需求分析.11.1 背景.11.2 目的.11.4 設(shè)計(jì)所需元件及工具.2第二章 八路搶答器框架.32.1 8 路搶答器設(shè)計(jì)的方案分析.32.1.1 數(shù)字搶答器總體方框圖.32.2 采用方案.3第三章 具體電路設(shè)計(jì).53.1 搶答器主體電路.53.2 時(shí)序控制電路.53.3 報(bào)警電路.5第四章 芯片

2、介紹.74.1 74ls373.74.1.1 功能簡(jiǎn)介.74.1.2 74ls373 的真值表(功能表)，表中：.84.2 74ls148 .84.2.1 功能簡(jiǎn)介.84.2.2 引腳圖.94.2.3 真值表.94.3 74ls48.104.3.1 功能簡(jiǎn)介.104.3.2 引腳圖.104.3.3 真值表.104.4 74ls83.114.4.1 功能簡(jiǎn)介.114.4.2 引腳圖.114.5 74ls32.114.5.1 功能簡(jiǎn)介.114.5.2 引腳圖.11iii4.5.3 真值表.124.6 74ls04.124.6.1 功能簡(jiǎn)介.124.6.2 引腳圖.124.6.3 真值表.134.7

3、 74ls30.134.7.1功能簡(jiǎn)介.134.7.2 引腳圖.13第五章 總結(jié).14第六章 參考文獻(xiàn).15第七章 附錄.1附錄 i 元件列表.1i摘 要該搶答器主要是基于 7 4 系列集成芯片組成電路各個(gè)部分，成本較低 ，且基本能夠使用于學(xué)校的一些活動(dòng)中。采用 74ls148 編碼器和 74ls373 鎖存器組成 搶答器的核心部分搶答電路。采用七段共陰極 led 數(shù)碼管顯示搶答序號(hào)和定時(shí)時(shí)間，由 74ls48 數(shù)字顯示譯碼管顯示數(shù)碼管。八路搶答器的設(shè)計(jì)是基于集成元器件的設(shè)計(jì)，成本較低 ，且基本能夠使用于學(xué)校的一些活動(dòng)中。采用 cd4532 編碼器、cd4511 譯碼器和 74ls373 鎖存

4、器組成搶答器的核心部分搶答電路。采用 555 定時(shí)器和三極管構(gòu)成報(bào)警電路，時(shí)序控制電路由 74ls121 產(chǎn)生。采用七段共陰極 led 數(shù)碼管顯示搶答序號(hào)，由 74ls48數(shù)字顯示譯碼管顯示數(shù)碼管。本設(shè)計(jì)的理設(shè)計(jì)主要在 multisim、protel 和protus 上完成。經(jīng)理論分析、multisim 和 protus 的仿真得出各器件信號(hào)和參數(shù)。然后在 protel 上畫(huà)出最終電路圖。最后在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)際設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：呼叫器；集成元件；multisim；protus。iiabstractanswer eight-way design is based on the design of in

5、tegrated components, lower cost, and basically be able to use some of the schools activities. using 74ls148 and 74ls279 rs encoder latch formed the core of the answers answer circuit. 74ls192 increase the use of metric / answer by counter designs timing of the clock pulse counter circuit to provide.

6、 using 555 timer and alarm circuit transistor constitute, timing control circuit generated by the 74ls121. seven-segment led cathode were used digital tube display the serial number and timing answer time, figures from the 74ls48 decoder digital tube display. the rationale for the design of the desi

7、gn mainly in the multisim, protel and complete protus. by theoretical analysis, multisim simulation and come protus signals and parameters of the device. protel on and then draw the final circuit. finally, the completion of the actual design in the laboratory. keywordskeywords: pager; integrated com

8、ponents; multisim; protus.1第一章 八路搶答器需求分析本章是對(duì)八路搶答器設(shè)計(jì)的總體分析，通過(guò)了解設(shè)計(jì)八路搶答器的背景、目的，來(lái)很好的把握設(shè)計(jì)所要達(dá)到的功能和要求。為以后具體設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。1.1 背景數(shù)字電路產(chǎn)品在生活中有著極其廣泛的應(yīng)用，包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、智能儀器儀表、自動(dòng)控制及航天等領(lǐng)域中。這些給人們帶來(lái)了生活，工作等方面帶來(lái)了極大的方便。數(shù)字電路的發(fā)展，使得這門(mén)課程對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是很有必要學(xué)好。數(shù)字電路設(shè)備實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，速度和可靠性好。在這次電子設(shè)計(jì)中，本人制作八路智能搶答器。搶答器在比賽等場(chǎng)合中不可缺少的設(shè)備。這次電子設(shè)計(jì)是在孔令爽老師的指導(dǎo)下,全組 9 名同學(xué)一

9、起討論，設(shè)計(jì)出電路圖，然后在試驗(yàn)老師的帶領(lǐng)下，在實(shí)驗(yàn)室完成了電路板的焊接工作。1.2 目的本次設(shè)計(jì)更重要是完成課程設(shè)計(jì)，達(dá)到規(guī)定要求。要求如下：1. 搶答器同時(shí)供 8 名選手或 8 個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用 8 個(gè)按鈕 s0 s7 表示。 2. 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān) s，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在 led 數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4. 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如 30 秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)開(kāi)始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減

10、計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間 2 秒左右。5. 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止6. 如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示 00。 1.31.3 功能2搶答器可以實(shí)現(xiàn) 8 個(gè)人同時(shí)搶答，在搶答時(shí)可以?xún)?yōu)先所存。在第一個(gè)信號(hào)輸入后，鎖存器實(shí)現(xiàn)所存，別的信號(hào)不能輸入，數(shù)碼顯示管輸出數(shù)字顯示。1.4 設(shè)計(jì)所需元件及工具本設(shè)計(jì)需要的工具有：數(shù)字萬(wàn)用表，電焊，示波器，protues，protel，multism。本設(shè)計(jì)需要的元件有（元件參數(shù)詳見(jiàn)附錄）：5v

11、電源，電阻，按鍵，發(fā)光二極管，三極管， 74ls373，74ls04。 74ls148，74ls83,74ls48,74ls32,74ls30 共陰極 7 段 led，喇叭。3第二章 八路搶答器框架2.1 8 路搶答器設(shè)計(jì)的方案分析設(shè)計(jì)具有某種特定功能的集成電路板一般比較復(fù)雜，因此，在設(shè)計(jì)前，一定要通過(guò)對(duì)幾種方案的比較，選擇較為簡(jiǎn)單的。這樣，在正式設(shè)計(jì)是，就能做到電路簡(jiǎn)化，電路板做出來(lái)較為美觀(guān)，尤其重要的是：能達(dá)到事半功倍的目的。2.1.1 數(shù)字搶答器總體方框圖 如圖所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到清除狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；選

12、手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開(kāi)始狀態(tài)開(kāi)關(guān)。2.22.2 采用方案采用方案根據(jù)設(shè)定的總體方框圖，我們小組設(shè)計(jì)除了幾種方案。經(jīng)過(guò)大家的一致討論，實(shí)驗(yàn)室里芯片的取舍，實(shí)施的難易程度，我們選擇了綜合各方面都較為容易實(shí)現(xiàn)的一種方案。2.2.1 輸入電路由 74ls373 鎖存器、74ls148 編碼器、74ls30 編碼器一起組成電路的輸入部分。42.2.2 中間傳輸部分中間傳輸部分由全加器 74ls83 構(gòu)成。2.2.3 輸出電路譯碼器 74ls48 構(gòu)成

13、輸出的主要部分。由它驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示管形成數(shù)字顯示部分，蜂鳴器也是由它經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)發(fā)出聲音。 5第三章 具體電路設(shè)計(jì)3.1 搶答器主體電路 搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無(wú)效。選用優(yōu)先編碼器 74148 和 74ls373 鎖存器可以完成上述功能。其工作原理是：當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)處于“清除”位置時(shí)，rs 觸發(fā)器的端為低電平，輸出端（4q1q）全部為低電平。于是 74ls48 的 =0，顯示器滅燈；74148 的選通輸入端 =0，74ls148 處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，優(yōu)先

14、編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端 7. 0 輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)(如按下 s5)，74lsl48的輸出=010， =0，經(jīng) rs 鎖存器后，ctr=l， =1，74ls373 處于工作狀態(tài)，4q3q2q=101，經(jīng) 74ls48 譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，ctr=1，使74lsl48 的端為高電平，74lsl48 處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開(kāi)后，74lsl48 的為高電平，但由于 ctr 維持高電平不變，所以74lsl48 仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)

15、確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問(wèn)題后，由主持人操作控制開(kāi)關(guān) s，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。3.2 時(shí)序控制電路 時(shí)序控制電路是八路搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，因?yàn)樗瓿梢韵氯?xiàng)功能：(1).主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到開(kāi)始位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)。 (2).當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。(3).當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。3.3 報(bào)警電路這部分電路我們是用由 74ls148 譯碼器和三極管構(gòu)成。74ls148 構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 fo143（r12r2）c ，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)6

16、聲器。pr 為控制信號(hào)，當(dāng) pr 為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作；而當(dāng) pr 為低電平時(shí)，電路停振。 7第四章 芯片介紹 4.1 74ls3734.1.1 功能簡(jiǎn)介: 74ls373 是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的 8d觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，通常需要一塊 74ls373 芯片.本文將介紹 74ls373 的工作原理,引腳圖(管腳圖),內(nèi)結(jié)構(gòu)圖、主要參數(shù)及在單片機(jī)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用電路.4.1.2 74ls373 工作原理簡(jiǎn)述:(1).1 腳是輸出使能(oe),是低電平有效,當(dāng) 1 腳是高電平時(shí),不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18 如何,也不管

17、11 腳(鎖存控制端,g)如何,輸出2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài));(2).當(dāng) 1 腳是低電平時(shí),只要 11 腳(鎖存控制端,g)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿,輸出 2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)立即呈現(xiàn)輸入腳 3、4、7、8、13、14、17、18 的狀態(tài). 鎖存端 le 由高變低時(shí)，輸出端 8 位信息被鎖存，直到 le 端再次有效。 當(dāng)三態(tài)門(mén)使能信號(hào) oe 為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)導(dǎo)通，允許 q0q7 輸出，oe 為高電平時(shí)，輸出懸

18、空。內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖84.1.2 74ls373 的真值表(功能表)，表中：outputcontrol enable g d output lllh h h l x h l x x hlq0zl低電平； h高電平； x不定態(tài)； q0建立穩(wěn)態(tài)前 q 的電平； g輸入端，與 8031ale 連高電平：暢通無(wú)阻低電平：關(guān)門(mén)鎖存。圖中 oe使能端，接地。 當(dāng) g=“1”時(shí)，74ls373 輸出端 1q8q 與輸入端 1d8d 相同； 當(dāng) g 為下降沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。4.2 74ls1484.2.1 功能簡(jiǎn)介74ls148是8：3線(xiàn)優(yōu)先編碼器。它允許多個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)有效，但只對(duì)一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高

19、的信號(hào)進(jìn)行編碼。94.2.2 引腳圖4.2.3 真值表104.3 74ls484.3.1 功能簡(jiǎn)介在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過(guò)在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)，已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。74ls148 是一個(gè)八線(xiàn)-三線(xiàn)優(yōu)先級(jí)編碼器。4.3.2 引腳圖4.3.3 真值表114.44.4 74ls8374ls834.4.1 功能簡(jiǎn)介74ls83 是加法器，其輸出為兩個(gè)輸入 a、b 的二進(jìn)制之和。通過(guò)簡(jiǎn)單的級(jí)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)乘法。4.4.2 引腳圖4.5 74ls324.5.1 功能簡(jiǎn)介74ls32 是 4 個(gè)二輸入與非門(mén)。4.5.2 引腳圖124.5.3 真值表 輸入 輸出 a b l 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 04.6 74ls044.6.1 功能簡(jiǎn)介74ls04 是帶有 6 個(gè)非門(mén)的芯片，它的作用是實(shí)現(xiàn)反向。4.6.2 引腳圖4.6.3 真值表輸入輸出134.7 74ls304.7.1 功