合工大數電課程設計報告

1、專業(yè).專注學習參考A胞工專大手數字電路課程設計設計報告學院：計算機與信息學院姓名：學號：班級：通信工程14-2班指導老師：許良鳳吳從中設計題目數字電路課程設計成績（一）設計題目：智力競賽電子搶答器1、設計任務：本課程設計的任務是設計一個電子搶答控制器決定最先給出控制信號的答題人。2、設計指標及要求：（1）通道數8個，每路設置一個搶答按鈕，供搶答者使用。（2）電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。在主持人將系統(tǒng)復位并發(fā)出搶答指令課后,若參賽者按搶答開關，則該組指示燈亮，顯示電路顯示出搶答者的組別，同時揚聲器程發(fā)出滴嘟”的雙音，音響才I續(xù)23s。設（3）電路應具備自鎖功能，一旦有人事先搶答，其他開

2、關不起作用計（二）設計題目：數字電子鐘設計主1、設計任務：要本課程設計的任務是設計一個數字電子鐘能夠準點報時并具有校時功能內2、設計指標及要求：容（1）時鐘功能：采用數碼管顯示累計時間，以24小時為周期。（2）校時功能：能快速校準“時”、分”、秒”的功能。（3）整時報時功能：具體要求整點前鳴叫5次低音（500Hz）,整點時再鳴叫一次高音（1000Hz左右），共鳴叫6響，兩次鳴叫間隔0.5so（選做）（4）計時準確：每天計時誤差不超過10So指導教師評語建議：從學生的工作態(tài)度、工作量、設計（論文）的創(chuàng)造性、學術性、實用性及書面表達能力等方面給出評價。簽名：2016年月日設計題目：智力競賽電子搶答

3、器1 .設計任務與要求設計一個電子搶答控制器決定最先給出控制信號的答題人。通道數8個，每路設置一個搶答按鈕，供搶答者使用。電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。在主持人將系統(tǒng)復位并發(fā)出搶答指令后，若參賽者按搶答開關，則該組指示燈亮，顯示電路顯示出搶答者的組別，同時揚聲器發(fā)出滴嘟”的雙音，音響持續(xù)23s。電路應具備自鎖功能，一旦有人事先搶答，其他開關不起作用。2 .方案設計與論證方案一：利用編碼器74LS148對電路進行輸入判斷，獲取輸入信息；然后送入74LS279進行數據的保存于鎖存，最后送入74LS48數碼管驅動驅動數碼管顯示結果。方案二：該方案即為最終所采用的方案，它采用了74LS148來

4、實現(xiàn)搶答器的選號，采用了74LS373芯片實現(xiàn)對號碼的鎖存。輸入電路由鎖存器74LS373和按鍵組成。鎖存器控制電路由相關的門電路組成優(yōu)先編碼器74LS148進行編碼，編成的二進制代碼再送到BCD碼七段譯碼驅動器74LS247,最后送到共陽極的七段數碼管，顯示相應的數字。選擇方案：在方案一中，其電路較方案二較為復雜，涉及到連線的改變。它有自身的優(yōu)點，但其線路過于復雜，所以它不是首選方案。而由于方案二已能滿足基本設計和提高設計的要求，而且它的原理更簡單易懂，直觀明了，元件更少，連線更方便，且比較容易實現(xiàn)，所以最終選用了方案二。在主持人將控制開關打到開始時，搶答開關的信號將進入鎖存器，后進入74L

5、S148,信號變?yōu)槎M制信號，后經過譯碼器在顯示屏上顯示?？傮w框圖如下：掄答開關舟 示 燈編 "!慚存控制音接控制傳地發(fā)生3 .單元電路設計輸入單元：輸入部分由8個按鈕開關，排阻和74LS373鎖存器組成，在沒人搶答時，74LS373的使能端為為高電平，此時芯片處于工作狀態(tài)，輸入什么數據，就輸出什么數據。當有人搶答時，使能端為低電平，電路輸入端被鎖存，輸出端繼續(xù)輸出鎖存前的數據，及輸出不受影響。（注意：要接上拉電阻，以防電源與地短接）23咐|7左1；|1了|13|力1山山巨|口|山山山山口|回OEOnDoDiOiOjD?thO3GNO74LS373引腳圖當三態(tài)允許控制端OE為低電平時

6、，Q0Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅動負載或總線。當OE為高電平時，Q0Q7呈高阻態(tài)，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。編碼單元：由優(yōu)先編碼器74LS148可以完成上述功能。當主持人控制開關處于清零”位置時，74LS48的BI=0,顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0,74LS148處于工作狀態(tài)，當主持人將開關撥到開始”位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，等待輸入端I7、h、I5、I4、I3、I2、h、I0輸入信號,當有選手將鍵按下時（如按下S5）,經74LS373鎖存后，74LS148輸出Y2Y1Y0,經74LS48譯碼后，顯示器顯示出5&q

7、uot;。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。當優(yōu)先搶答者回答完問題后，主持人操作控制開關S,使搶答電路復位，以便進行下一輪搶答74LS148編碼單元驪A用出豆抵國環(huán)福福可可菰j X K X KK S Xn I 11L1111 L 1111 1 1i oQR K X N X if 00 4 00 LQ，邕 國 x *0&a n t0 1 10C K R xOILI 00 I0E K X K 01110 11.0 IO'W W M 011111 0 。0 I0>E X 0 t t 1111 0 I0 I01IK 0111 ill1 ! 601JI 1 1 1 11

8、11i i i0IW7W74L148引腳圖74LS148功能表顯示單元：優(yōu)先編碼器74LS148進行編碼，編成的二進制代碼再送到BCD碼七段譯碼驅動器74LS247,最后送到共陽極的七段數碼管，顯示相應的數字I-且日耳1號I圖營PU374LS48DU4D4 .具體電路圖專業(yè).專注學習參考U4C74LS04DU4B74LS04DR2VCC5V下3350QVCC5VVCC-AW-AW-AA/-WV-VW10kQCOOOOOOOOD048411£6-r197ITRABCDiiSitAAAGO01234567Idddddddde5V041C2QOOOOtr-i22QQQQQQQQU5dddd

9、1234OGGS1"III”U374LS48DU4D74LU4A4D74LS04DU274LS148DlS373DW5.調試分析及調試中所遇問題及解決方法VCC5VS2IKey=A顯示電路不穩(wěn)定問題，在進行調試階段時發(fā)現(xiàn)搶答器數碼管顯示選手編號不穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在單選手按下?lián)尨疰I后數碼管顯示的不是選手當前號碼。因此著手對電路進行檢查，首先檢查電路連接是否有問題，然后又檢查電路各個芯片管腳接錯均未發(fā)現(xiàn)問題最后發(fā)現(xiàn)當觸動某按鍵連線時顯示正常由此判斷可能是因為出現(xiàn)了接觸不穩(wěn)或者開關不穩(wěn)的問題。我們先按照仿真的電路進行了電路的連接，然后進行了測試，撥動不同開關，顯示屏上有不同的數字，當某一選手

10、搶答后，其他選手搶答無效，但是當撥到開關？時，顯示屏上顯示的數字卻是7,當開關撥到？時，顯示屏上的數字是6,以此類推，得到的顯示屏上的數字都是對7取余的數字，后來發(fā)現(xiàn)原來是忘了接反向器導致的后來我們?yōu)槊恳粋€開關都接了一個反向器，最終問題得到解決。6 .感想和體會在進行實驗設計之前，分析了實驗要求的設計指標，并且翻閱了謝自美主編的實驗設計書，其中有類似的實驗，不過書中的例子更為復雜，結合參考資料和老師所給的PPT我們確定了實驗方案，并且按照設計的電路進行了仿真，實驗中遇到了一些問題，顯示屏上顯示的數字并不是實驗要求的數字，在接了反向器后問題得以解決。另外在進行電路的測試時，我們發(fā)現(xiàn)測試結果與仿真

11、的結果不一致，即結果不正確，但是我們連線的電路與電路的仿真是一致的仿真沒有問題但是實際的電路卻出了問題，原來是仿真中有的引腳的高低點平不需要接，但是在實際的電路中是需要接的，否則結果就會出現(xiàn)問題，由此可見仿真和實際的實驗還是有一點差別的，但是電路的仿真也是十分必要的，它能夠讓我們在不耗費時間連線的情況下，在電腦上就可以提前察知我們設計電路是否符合實驗的任務要求，同時也方便修改，并未也不會出現(xiàn)元器件損壞或者接觸不良等等的問題。搶答器的實驗不但幫助了我們更加深入地去理解運用課本上的知識，同時也提供了發(fā)散創(chuàng)新的機會，也鍛煉了我們的小組協(xié)作能力。課程設計帶給我們的收獲與書本知識是不一樣的，可能這就是所

12、說的紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”吧，這次實驗讓我將學過的一些知識串聯(lián)了起來，一個競賽搶答器需要鎖存器、優(yōu)先編碼器等去共同實現(xiàn)，這能夠讓我在實踐中更好地理解運用書本知識。7 .參考資料1謝自美.電子線路設計.實驗.測試M,武昌：華中理工大學出版社2王毓銀.數字電路邏輯設計第二版高等教育出版社專業(yè).專注設計題目：數字電子鐘設計1 .設計任務與要求設計一個數字電子鐘能夠準點報時并具有校時功能。時鐘功能：采用數碼管顯示累計時間，以24小時為周期。校時功能：能快速校準“時”、分”、秒”的功能。整時報時功能：具體要求整點前鳴叫5次低音（500Hz）,整點時再鳴叫一次高音（1000Hz左右），共鳴叫6響

13、，兩次鳴叫間隔0.5s。（選做）計時準確：每天計時誤差不超過10s。2 .方案設計與論證方案一： 采用74LS90作為計時器，分和秒用74LS90設計為模60的計數器，時用74LS90設計為模24的計數器。 校時用與非門門構成組合邏輯電路實現(xiàn)其功能。用TTL與非門實現(xiàn)整點報時功能。方案二：采用74LS390作為計時器，分和秒用74LS390設計為模60的計數器，時用74LS390設計為模24的計數器磔校時用與非門門構成組合邏輯電路實現(xiàn)其功能。用TTL與非門實現(xiàn)整點報時功能。選擇方案：相對于方案一而言，計時器采用74LS90耗費的元器件更多，對于方案二，二十四進制電路和六十進制電路都是用一個74

14、LS390,耗費元器件更少，電路更為簡單，因此最終選擇方案二。采用74LS390作為計時器，結合校時電路和整點報時電路。電路的整體框圖如下：3 .單元電路設計時間計數電路時間計數電路由秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器、時個位和時十位計數器構成，其中秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器為60進制計數器，時個位和時十位計數器為24學習參考專業(yè).專注進制計數器。實現(xiàn)這兩種模數的計數器采用中規(guī)模計數器74LS390,其引腳圖和功能表如下圖所示：氤QsQaQLLLL1LLLH.LLHLjiLLl1H4LHLLLHLHALHHL-LHHH£HLLL4HLLH附口計數1向注Ailf

15、t.出G/Qui'1LLg1LLHLLHLJ1LH114LHLL,HLLL事KLLH丁MLHLtHLHHQHHLI .學習參考74LS390引腳圖74LS390功能表分、秒的計時電路由74LS390構成的60進制計數器如下圖所示：11RIC2B2CQ2BU2 BN1262 AN2U1B 74LS390DQQQQAN1 1I 4U1A 74LS390D計數脈沖-將一片74LS390設置為10進制加法計數器，另一片設置為6進制加法計數器。因為6的二進制表示是0110,因此在反饋清零的時候，將十位的Qc和Qb通過74LS00與非門后接入十位的清零端。兩片74L390按照反饋清零法串聯(lián)。個位的

16、清零信號級聯(lián)十位的脈沖輸入端。秒計數的十位和個位，輸出脈沖除用作自身清零外，同時還作為分計數器的輸入脈沖。74LS390十進制計數器的清零功能，在連接電路的時候要注意并且強調使能端的連接，具將影響到整一個電路的是否工作?？刂圃恚?000000100100011010001010110011110001001,第二片模值為10,000000010010001101000101第一片模值為6,產生了六個脈沖的時候向下級輸出一個時鐘脈沖。在實際電路圖中分與秒的電路如下：時的計時電路時電路的設計如圖所示：3-1 01 1 1DQ2CQ2BQ2<02RIC2BNI2ANI2U1B 74LS390

17、DRIC1DQ1 81BQ1 BNI161 ANI1U1A 74LS390D計數脈沖由分計數器的清零脈沖送入時個位計數器，電路在分的脈沖作用下按二進制自然序依次遞增1,當計數到24,這時小時個位計數狀態(tài)是QdQcQbQa=0100（也就是4）,小時十位計數器的狀態(tài)QdQcQbQa=0010（也就是2）時，小時十位計數器只有Qb端有輸出，小時個位計數器只有Qc端有輸出，將時十位的Qb、時個位的Qc端接一個二輸入與非門，與非門輸出一路送入小時十位計數器的清零端，另一路送入小時個位計數器的清零端。每時的個位10小時向小時十位計數器送CP脈沖，當十位輸出為二，小時個位輸出為四時，將整個電路清零，從而構

18、成24進制計數器在實際電路中應用如下：U3CT校時電路校時電路是數字鐘不可少的部分，每當數字鐘顯示與實際時間不相符合的時候，需要根據標準時間進行校時。該電路的針對分計時脈沖和時計時脈沖進行控制，達到校時的目的。為了實現(xiàn)分校正和時校正功能，可以通過控制開關使計數器對1HZ的校時脈沖計數，用？?做校時”用的控制開關，用？?做校分”用的控制開關，這里利用輕觸開關來實現(xiàn)校時功能，輕觸開關的一端接高電平，另一端接時或分的個位，秒的個位的CP,當按下輕觸開關時，時或分或秒的個位就會加1,這樣就能實現(xiàn)校時功能。實際應用電路如下：整點報時電路該部分主要實現(xiàn)的功能是：當59分50秒開始，進行預報時，當秒鐘為51

19、、53、57、59秒時蜂鳴器響一聲，共5聲，通常按照4低音1高音的順序發(fā)出間斷聲響。這里采用TTL與非門來實現(xiàn)整點報時電路。當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5,因此可將分計數器十位的Qc和Qa、個位的Qd和Qa,秒計數器十位的Qc和Qa和秒個位相與，從而產生報時控制信號。具體實現(xiàn)電路如下：4 .具體電路圖整個電路圖主要由計時電路、顯示部分、校時電路、整點報時電路等部分組成。計時電路進行計時并在顯示屏上顯示，并且由校時電路控制各計數部分的個位和信號發(fā)生器，正點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次，最終實現(xiàn)整個電路的設計U13DU14A

20、U15BU13CV174LS21D JU5DI74LSO0D74LS04D74LS21DV274LS04DD 74LS00D74LS00PU10U12DDCD HEX DIG BLUEDCDHEXDIU4BU2B1BU1A74LS390D7 4LS390DNAN A74LS390D74LS390DXFG1U5AU5CU12A U12CU12B74LS08D74LS08D74LS08D1kHz5 VU2A 74LS390DQQ QA 2 2 2 2500 HzRB AC2 2U3Ca2kHz-1 5 V4VEE5VS3-lULt-* v_Key = SpaceVDD5V4A 74LS390D74

21、LS00DU5B74LS04DR14LS00DU13AC133k。 0.01uF；00DQQQQ 1 1 1B AN N22S1Key = AU3B74LS00D74LS00DU13B74LS04DR23.3kB A'4LS00DC2士 0.01uF <S2Key = AB ANNU14B5 .調試分析及調試中所遇問題及解決方法在設計初期，因為原本每組提供了兩個74LS390,我們原本設計使用兩個390當做分和秒的計時器，模值設計為60,用兩個74LS90當做時的計數器，但是后來來我們從其他組又借到一個74LS390,我們在電腦上修改了電路的仿真，后來按照修改的電路進行了電路的插接。這樣元器件更為簡潔，布線也較為簡單。專業(yè).專注在連接完校時電路進行測試時也出現(xiàn)了問題，進行測試時，時和分都能正常校正時，秒卻出現(xiàn)問題，而不校時的時候，秒從。跳到39,然后又跳回0,分和秒之間無進位，電路在時、分、秒進位過程中能正常顯示，故可排除芯片和連線的接觸不良的問題。首先我們檢查了電路連接有沒有錯誤，之后萬用表的直流電壓檔帶電檢測秒十位的QA、QB、QC和QD腳，發(fā)現(xiàn)是由于秒到分的進位未拔掉所至。拔掉進位線后，電路正常工作。在進行計時