廣西水電職業技術學院自動化工程系PAGEPAGE10《數字電子技術》實訓任務書四路搶答器的設計與制作自動化工程系2013年12月

一、實訓目的和任務1．實訓目的（1）掌握多路競賽搶答器電路的設計原理，會制定設計方案；（2）掌握數字電路的設計、組裝與調試方法；（3）熟悉中規模數字集成電路的應用；（4）通過電路的設計、組裝和調試，培養學生綜合分析問題的能力和提高工程實踐的能力；2．實訓要求（1）設計任務：用中小規模數字集成電路設計并制作多路競賽搶答器電路；（2）技術指標要求：本項目是一款采用D觸發器數字集成電路制成的數字顯示四路搶答器，它利用數字集成電路鎖存特性，實現優先搶答和數字顯示功能，要求如下：a、設計一個供4名選手參加的比賽的4路數字顯示搶答器。他們的編號分別是1、2、3、4各用一個搶答按鈕，編碼與參賽者的號碼對應。b、搶答器具有數據鎖存功能，并將鎖存的數據用LED數據管顯示出來搶答成功的編碼。c、搶答器對搶答選手動作的先后有很強的分辨能力，即使他們的動作僅相差幾毫秒，也能分辨出搶答者的先后順序，即不顯示后動作的人d、主持人就有手動控制開關，可以手動清零歸位，為下一輪搶答作準備。二、實訓內容時間內容周一電路系統的分析與設計查找編碼電路、鎖存器、譯碼驅動電路,.等數字集成電路的有關資料，熟悉其內容組成和外圍電路的接法,正確連接譯碼顯示電路；周二電路原理圖的繪制與萬能板的制作根據邏輯電路圖，組裝電路，檢查無誤后，通電進行檢測，檢查設計功能是否正確實現。周三電路系統的設計與調試測試D觸發器等器件的邏輯功能,研究使能端及其它控制端的作用，分析和排除可能出現的故障。周四電路系統的設計與調試及考核周五實訓總結與實驗報告三、實訓報告（1）設計各部分電路的線路圖并分析工作原理；（2）畫出實訓電路的原理詳圖、元器件布局圖和整機配線圖；（3）畫出所用數字集成器件的功能表、引腳排列圖，列出所用元器件清單；（4）對實訓內容進行總結，對出現的故障進行分析，說明解決問題的方法；（5）實訓的心得與體會。數字邏輯電路設計實訓報告四路搶答器的設計與制作專業系：班級：姓名：學號：指導教師：實訓時間：2015-11-30～2015-12-4《數字電子技術》實訓指導書一、搶答器的組成框圖搶答器的一般組成框圖如下，它主要由開關陳列電路（邏輯開關），觸發器鎖存電路，編碼 譯碼驅動LED數碼顯示電路.振蕩。邏輯開關觸發器鎖存電路邏輯開關觸發器鎖存電路編碼譯碼驅動LED數碼顯示電路555振蕩電路二、搶答器的組成原理圖884351267NE5554.7K4.7K0.1uF0.01uF+5VCP+5VDQQDQQDQQDQQ&&&&DCBA&&74HC24774HC17574HC201/274HC001/274HC001234ResetQ1Q2Q3Q4CPBILIRBI10K×5三、主要器件介紹1、開關陳列：改電路有四個單刀雙鄭開關組成，每一競賽者與一組開關相對應。當開關街上端出點時，輸出相應Q輸入端為搞電平，反之輸出低電平2、D觸發器：觸發器鎖存電路由D觸發器74LS175構成，當某一開關首先按下時候，觸發鎖存電路被觸發，在輸出端產生相應的開關電平信號息，通過時為防止其他開關隨后出發而產生絮亂最先產生的輸出電平變化有反過來將觸發電路鎖定。、3、數碼顯示器：本次設計采用的是LED數碼管其功能是對最先按下的開關的搶答者編碼給于顯示。四、搶答器各個模塊工作原理簡述1、開關陳列電路：如圖為四路開關陳列電路，從圖上可以看出其結構非常簡單，當任一開關按下時，相應的輸出為低電平，否則為高。2觸發鎖存電路：下圖所示為74LS175外引線排列圖，其中RD非是異步清零控制端。D0到D3是并行數據輸入端，CP為時鐘脈沖端，Q0到Q3是并行數據輸出端。當QN＝D保存電平數據，555時基電路，參數計算，電容0.22微法，F＝1000HZ,R＝2.16*103歐TH高電平觸發端：當TH電平大于三分之二時，輸出端OUT呈低電平，DIS導通，TL低點品觸發器：當TL端電平小于三分之一時候，輸出端OUT呈高電平，DIS關斷R復位端：當R＝0時，OUT端輸出低電平，DIS端導通，Vc控制電壓端：Vc接不同的電壓值可以改變TH。TL的觸發電平值，DIS放電端：其導通或關斷為RC回路提供了放電或充電的通路。OUT輸出端：信號輸出端。控制74LS175的時鐘：本電路時單向正沿觸發的四D觸發器，互補互利，有公用的時鐘脈沖越變的沿上，滿足建立時間的D輸入信息可穿的奧輸出，時鐘的觸發產生于特定的電壓電平上，同脈沖的正越變時間為直接關系，不管時鐘輸入的電平是高或是低，D輸入信號不影響輸出。特點：1有緩沖時鐘和直接清除輸入2每個觸發器的數據輸入都獨立3應用包括：緩沖，儲存的寄存器、移位寄存器、圖形發生器3、編碼電路：四路數據即為輸入的自變量用負邏輯設計4、譯碼驅動動能電路：譯碼器電路由CD4511組成，譯碼是編碼的逆過程，其任務是恢復編碼的意愿。5、搶答器顯示電路：設計中采用的LED數碼器。下圖是半導體數碼管的外形圖，圖二為其等效電路，半導體數碼管有共陽極兩鐘類型，共陽極型中各發光二極管陽極連接在一起，接高電平，A到G和DP各引腳中任一腳為低電平時相應的發光段發光，共陽極型號中各發光二極管的陰極接在一起，接低電平，A到G和DP各引腳莊一腳為高電平時相應的發光段發光CDP為小數點。一個LED數碼器可用來顯示以為0到9十進制數和一個小數點，小型數碼管十點五和六點三寸每段發光二極管的正向壓降，隨顯示光的顏色不同略有差異，通常約為2.5V，每個發光二極管的亮點電流在5到10ma五、四路搶答器接線圖：74HC17574HC2074HC0074HC17574HC2074HC0074HC247NE555數碼顯示管限流貼片電阻1K×7555振蕩貼片電阻4.7K×2555振蕩貼片電容0.1uF×2復位端上拉貼片電阻10K×1電源排針上正下負按鈕上拉貼片電阻10K×55腳圓孔排針×2插七段顯示數碼管四路搶答器萬能板接線圖：圖注：紅色小方塊為貼片電阻，紫色小方塊為貼片電容，都是焊接在萬能板底面；板上的藍色線條是萬能板的底層線，紅色線條是頂層線，黃色圓孔是連接底層和頂層的過孔；部分藍色線條加粗是為了表示清楚上層和下層均有連接線，實際焊接不需要加粗；元件清單：（紅色標