1、實習報告數字搶答器 0 雯郵歌大摩 數字邏輯課程設計報告 數字搶答器 學院名稱： 電子工程學院 學生姓名： 范志豪 專業名稱： 光電信息科學與工程 班 級： 光電 1308 班 實習時間： 2021 年 6 月 8 日 2021 年 6 月 19 日 西安郵電大學 數字邏輯課程設計 過程考核及成績鑒定表 學生姓名 范志豪 班級/學號 光電 1308 05138224 承擔任務實驗室（單位） 電路與電子技術基礎 教學部 所在部門 電子工程學院 實施時間 2021 年 6 月 8 日一 2021 年 6 月 19 日 課程 設計 過程 要求 優 良 中 及格 不及格 電路 功能 搶答功能正確，顯示

2、正確 犯規顯示正確 復位功能正確 超時功能正確 可以繼續搶答 電路 質量 電路運行穩定 元件布局合理 連線簡潔 回答 問題 分析問題、解決問題能力 電路原理清楚，能抓住重點 設計 報告 設計思路清晰、圖表齊全、各部分電 路說明正確。 學習 態度 認真 一般 差 學習 紀律 好 一般 差 實習 綜合 成績 優秀 良好 中等 及格 不及格 西安郵電大學 數字邏輯課程設計 過程考核及成績鑒定表 指導教師簽名 年 月 日 數字邏輯課程設計報告 .課程設計題目： 四路數字式搶答器 二. 任務和要求： 設計一個數字式搶答器，具體要求如下： 1 .要求至少控制四人搶答，允許搶答時間為 10 秒，輸入搶答信

3、號實在"搶答開始'命令后的規定時間內，顯示搶先搶答者的組號； 亮綠燈。 2. 在"搶答開始'命令前搶答者，顯示違規搶答者的組號；亮 紅燈。 3. 在"搶答開始'命令發出后，超過規定的時間無人搶答，顯 示無用字符（可自行確定）。 4. 選做：不僅能顯示搶答者的序號并且能顯示搶答次序。 三. 總體方案的選擇 方案一 : 主持人開關 顯示 組號 顯示 時間 選手開關 其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥接 vcc ，搶答器處 于禁止狀態，組號顯示器顯示" 0 '，定時器顯示時間 （ 9 秒 ） ； 若有隊員在此時搶答，則表示

4、犯規，違規報警電路的紅燈亮，并顯示其 組號；由于鎖存電路的原因，只記錄下第一組的組號。在主持人讀完題 目后，將開關接上電源，宣布 開始 搶答，定時器開始計時，選手在 10 秒內搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示、綠燈提示。 當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示經過的時 間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清零'和"開始'狀態開 關。 方案二: 方案二與方案一的原理大致相同，區別在于方案二是"先鎖后編'， 后者是"先編后鎖'。由于方案以采用"先鎖后編'的電路設計，而在 數電課

5、程學習的過程中，設計電路也主要用的是這種方法，故采用方 案一設計電路。 四. 單元電路的設計 1. 脈沖電路： 由 555 電路提供 cp 脈沖信號 5 1k ohrt* 2. 編碼電路設計 在這一部分，采用 74ls148 優先編碼器，將 4 路搶答輸入信號編碼為 3 位編碼信號，用來供 d 鎖存器判斷，下面是 74ls148 的真值表和管 腳圖。 74ls148 真值表 74ls148 管腳圖r ( ( x i 倍 j 1 tri w3 umi rnr nts* 7 lif if 1 50 k ohm 0.01 yf tl f 表為在搶答過程中 74ls148 的對應關系: d0 d1 d

6、2 d3 d4 d5 d6 d7 a0 a1 a2 el gs eo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 綜上可得到搶答編碼電路的電路圖如下: j1 3. 搶答鎖存顯示電路： 在這一部分，最主要的是鎖存電路，鎖存電路主要由 7475 來實現，當 74ls75 的 4 ， 13 號管角的信號為" 0 '時，它將保持原來的狀態： ci 1

7、1區自g 5 5巧n nt bdmdb"dld ffl mlsu8d 0 74ls75 真值表: d c q 1 1 1 0 1 0 x 0 qn 74ls75 的管腳圖為二 qo q ： qi 氐】 gnd q qg q ) 7475 jj |jj l j j lj i i i | l l i q de di e j .3 v cc d： d j qt 當有任一組隊員按下開關后（低電平有效），由于經過了 74ls148 優 先編碼器，故將其輸出接在 74ls75 的 do, d1, d2 當 74ls148 輸入 端有一個輸入為 0 ,其輸出端 eo 為 1 ,將其取反接入 74l

8、s75 的使能 端 en 來控制 74ls75的鎖存；當其處于鎖存狀態，其輸出在通過非門 后，接入 74ls48 將 74ls75勺輸出轉換為二進制碼，然后通過數碼管顯示, 其對應關系為： a b c d 數碼管顯示 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2 輸出 e d q q h h h l h l l h l x 保持 7475 功能 1 1 0 0 3 0 0 1 0 4 綜上可得到搶答鎖存電路的電路圖如下: u ha 4. 計時電路： 此電路采用摸 10 的倒計時電路，用一片 74ls161 來實現。有效狀 態為0110 - 1111 ，經過 7404 反相器后，為

9、 1001 0000 ，即從 9 到 0 。置入端 abcd 接 0110 , rco 取反后與主持人開關相與非接置數端 load , enp clr 均接高， rcc 取反后與 74ls148 的 gs 端相與，輸出 接入 ent 端。計時電路實現的主要功能是： 1 ,當主持人開關未按下 時，始終顯示 9 不變； 2 ,當主持人開關按下后，開始倒計時，若在 倒計時結束時沒人搶答，則停止計數，黃燈亮； 3 ,當主持人開關按 下后，在計時未結束前，有人搶答，則停止計數，綠燈亮01 zek2 遠 2 丄 101 -1qi oj- 1 百 u14a 74ls04d 74ls75n u13a 74ls

10、75n u16a 74ls04d -lt -mil 1d0q 74ls48d vcc 74ls04d g_zhengming r # -1000 vledi 74ls161 真值表和管腳圖 故計時電路的電路圖如下: 5. 違規報警電路 ： 此電路是當在主持人沒有接上開關之前 ， 有人搶答 ， 則紅燈 （ r） 亮并顯示其組號 ， 當主持人接上開關 ， 表示其正確搶答，當有人搶答， 綠燈亮。用 h和 l 分別表示主持人停止和開始， r 和 g 分別表示違規 搶答和正常搶答。 違規報警電路電路圖如下: clr clk a b c d enp gnd vcc rco q a q b q c q d

11、ent ld 輸入 輸出 c lr ld clk enp ent q a q b q c q d l x x x x l l l l h l t x x a b c d h l t x 0 保持,rco=0 h l i 0 x 保持 h h t h h 計數 74161功能表 ml 刪心 *(3 衛 違規報警電路關系表 控制端 h l r g 有人搶答 1 0 1 0 有人搶答 0 1 0 1 無人搶答 1 0 0 0 無人搶答 0 1 0 0 五.畫總體電路圖 u18a -w ioon hh vc 六、元器件和實驗設備清單 器件名稱 數量 面包板 1 塊 150k 電阻 1 只 4.7k 電

12、阻 1 只 100 q 電阻 5 只 o.oluf 瓷介電容 1 只 4.7uf 電解電容 1 只 共陰極型 led 數碼管 2 只 ne555 定時器 1 個 74hc148 優先編碼器 1 個 74ls161 計數器 1 個 74ls48 譯碼器 2 個 74hc08 與門 1 個 74hc04 非門 2 個 數字萬用表 1 個 導線 若干 74hc00 2 輸入與非門 1 個 74hc20 4 輸入與非門 1 個 刨線鉗 1 個 七.電路的輸入、輸出信號波形 計時電路各輸出端的輸出波形 cp _nrlrruwinnn q0 n n n n n ql - - - q2 - - q3 八.發

13、生的問題及解決的方法 1. 實驗前應先熟悉各個元器件的引腳圖和相關功能并反復檢 查，設計電路圖，包括各部分的電路圖和總體電路圖，并嘗試用軟件 仿真，以增強電路實際實施的正確性。 2. 在連接好第一個 555 脈沖電路后，插上穩壓源后發光二極管 卻不亮，檢查電路連接也正確，請教老師后，才知是 led 燈 已被燒壞， 后換了一個新的，加上一個限流電阻，接上同等數值的穩壓源后，燈 開始正常顯示。這加深了我對二極管正向導通時壓降很小的特性的理 解，此后的信號燈也都加了限流電阻，以防其被燒壞。 3. 計時部分連接好， 加電源數碼管卻無示數， 原來是沒給共陽極的數 碼管供電。面包板其實分了 4 塊，每塊都有 abcdefj 等列，是相互 獨立的，所以要把它們的高，低電平分別接一塊，這樣才能真正形成 一個相通電路，每個模塊都能供電。 4. 計數器工作不正常， 即剛給其供電， 計時的數碼管顯示為一個常數 且保持不變，則說明使能端 ent 的控制電路有問題，一直有人搶答， 故再對照其表達式，重新檢查電路，果然有線路連錯。 九分析和總結 此次課程設計具有一定的難度，主要是由于對實驗器