课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：工作单位：信息工程学院
题目: 多路数字定时抢答器设计
初始条件：
本课程设计，要求用集成电路：74LSl48，74LS279，74LS48，74LSl92，NE555，74LS00，74LSl21和其它器件等，实现八路定时抢答功能。用蜂鸣器作声电器件，工作电源Vcc为+5V。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：1周内完成对多路数字定时抢答器的设计、仿真、装配与调试。
2、技术要求：
①可同时供8名选手（或代表队）参赛，其编号分别是0到7，各用一个抢答按钮，按钮的
编号与选手的编号相对应。给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
②抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，
并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
③抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。当主持人启
动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0．5秒左右。
④参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号
和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。
⑤确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出
总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全
文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
目录
1 功能介绍 (3)
1.1主要功能介绍 (3)
1.2扩展功能介绍 (3)
2总体方案设计 (3)
3单元模块设计 (4)
3．1抢答器电路 (4)
3．2定时时间电路 (5)
3．3控制电路和报警电路 (6)
3．4振荡电路 (7)
4电路参数的计算及元器件的选择 (8)
4．1电路参数的计算 (8)
4．2元件清单 (8)
5主要芯片介绍 (9)
5．1 优先编码器74LS148 (9)
5．2 锁存器74LS279 (11)
5．3 计数器74LS192 (11)
5．4单稳态触发器74LS121 (12)
6八人抢答器仿真 (13)
7系统调试 (14)
8参考文献 (16)
9心得及体会 (17)
1功能介绍
1.1主要功能介绍
（1）抢答器最多可供8名选手参赛，编号为1~8号，各队分别用一个按钮（分别为S1~S8）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
（2）抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED数码管显示出来，同时蜂鸣器发出间歇式声响（持续时间为0.5秒），主持人清零后，声音提示停止。
（3）开关S作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关S被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答。输入抢答信号由抢答按钮开关S1~S8实现。
（4）有抢答信号输入（开关S1~S8中的任意一个开关被按下）时，并显示出相对应的组别号码。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，指示灯依旧“保持” 第一个开关按下时所对应的状态不变。
1.2扩展功能介绍
（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30秒）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5秒左右。
（2）参加选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。
（3）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。
2总体方案设计
如图2.11所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清零"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。
图2.1.1
3单元模块设计
3．1抢答器电路功能介绍
设计电路见图3.1.2所示。电路选用优先编码器74LS148 和锁存器74LS279 来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端（图中5号端）＝0，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，CTR=1,RBO(图中4端) =1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR＝1，使74LS148 优先编码工作标志端（图中5号端）＝1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为CTR＝1，使优先编码工作标志端为1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后才可能进行。
3．1．1抢答器电路
图3.1.2
3．2定时时间电路功能介绍
原理及设计：该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3.2.2所示。两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG 上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。
3．2．1定时电路
图3.2.1
3．3控制电路和报警电路
由555 芯片构成多谐振荡电路,555 的输出信号再经三极管放大,从而推动扬声器发声
控制电路包括时序和报警两个电路,如图所示。控制电路需具有以下几个功能。
主持人闭合开关扬声器发声,多路抢答器电路和计时电路进入正常状态; 参赛者按键时,扬声器发声,抢答电路和计时电路停止工作;
抢答时间到,无人抢答,扬声器发声,抢答电路和计时电路停止工作
由功能表可以看出，要使电路实现倒计时（减法）功能，应使CR=0，PE非=1，CP+=1，CP-=CP。可用CR端接电平开关来控制计时器的工作与否。
声响显示电路需要在两种情况下做出反应：一种是当有参赛者按下抢答开关时，相应电路的发光二极管亮，同时推动输出级的蜂鸣器发出声响；第二种情况是当裁判员给出“请回答”指令后，计时器开始倒计时，若回答问题时间到达限定的时间，蜂鸣器发出声响。
声响电路由两部分组成：一是由门电路组成的控制电路，二是三极管驱动电路。门控电路主要由或门组成，它的两个输入，一个来自抢答电路各触发器输出Q非的与非，他说明只要有一Q非为低电平，就使该与非门输出为高电平通过或门电路驱动蜂鸣发生器；另一个来自
计时系统高位计数器的借位信号QB，它说明计时电路在30秒向29秒，28秒，……2秒，1秒，0秒倒计时再向30秒转化时向高位借位时给出一个负脉冲经反相器得到一个高电平。
这个高电平信号也能使蜂鸣器发声。
图3.3.1
图3.3.2
3.4振荡电路
本系统需要产生三种频率的脉冲信号，一种是频率为1KHZ的脉冲信号，用于声响电路；一种是频率为500KHZ的脉冲信号，用于触发器的CP信号。第三中频率为1HZ信号用于计时电路。以上电路可用555定时器组成，也可用石英晶体组成的振荡器经过分频得到。
图3.4
4电路参数的计算及元器件的选择
4．1电路参数的计算
发声延迟0.5秒，fo＝1．43／［（R1＋2R2）C］，权衡考虑到元器件的成本和74LS121的相关性质（下文有说明），最终选择的电阻值为R1=15K，R2=68K，C=10uF
4．2元件清单
电子元件清单
名称型号/规格数量备注
序
号
1 抢答器PCB板XDA6 1 张
2 共阴极显示器
3 只
3 电阻510 2 只
4 电阻1K 9 只
5 电阻 4.7K 1 只
6 电阻 5.1K 1 只
7 电阻100K 1 只
8 电阻10 1 只
9 电阻15K 1 只
10 电阻68K 1 只
11 瓷片电容0.1uf 1 只
12 瓷片电容10uf 2 只
13 瓷片电容100uf 1 只
14 瓷片电容 4.7uF 1 只
15 瓷片电容1uF 1 只
16 瓷片电容100uF 1 只
17 发光二极管4148 8 只
18 三极管3DG12 1 只
19 74LS148 1 只
20 开关8 只
21 74LS121 1 只
22 74LS48 3 只
23 74LS279 1 只
24 74LS192 2 只
25 74LS00 1 只
26 NE555 1 只
27 细直导线50厘米 1 条
5主要芯片介绍
5．1 优先编码器74LS148
74LS148为8线－3线优先编码器，表5.1.1为其真值表，表5.1.2为其功能表,图5.1.1为其管脚图。
I 0
I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 S
Y
1
Y
2
Y
EX
Y
s
Y9
7
6
14
15
10 11 12
13 1 2 3 4 5
74LS148
01
2
3
4
5
6
7
8
74LS148
16
15
14
13
12
11
10
9
I
4
I
5
I
6
I
7
S(E)
Y
2
Y
1
GN D
V
CC
Y
S
Y
EX
I
3
I
2
I
1
I
Y
(a)(b)
74LS148管脚图
表5.1.2 74LS148 8线—3线二进制编码器真值表
74LS148工作原理如下：
该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端。此外，电路还设置了输入使能端EI，输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS。
当EI=0时，编码器工作；而当EI=1时，则不论8个输入端为何种状态，3个输出端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，编码器处于非工作状态。这种情况被称为输入低电平有效，输出也为低电来有效的情况。当EI为0，且至少有一个输入端有编码请求信号（逻辑0）时，优先编码工作状态标志GS为0。表明编码器处于工作状态，否则为1。
由功能表可知，在8个输入端均无低电平输入信号和只有输入0端（优先级别最低位）有低电平输入时，A2A1A0均为111，出现了输入条件不同而输出代码相同的情况，
这可由GS的状态加以区别，当GS＝1时，表示8个输入端均无低电平输入，此时A2A1A0=111为非编码输出；GS＝0时，A2A1A0=111表示响应输入0端为低电平时的输出代码（编码输出）。EO只有在EI为0，且所有输入端都为1时，输出为0，它可与另一片同样器件的EI连接，以便组成更多输入端的优先编码器。
从功能表不难看出，输入优先级别的次为7，6，……，0。输入有效信号为低电平，当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出相对应的输入端的代码。例如5为0。且优先级别比它高的输入6和输入7均为1时，输出代码为010，这就是优先编码器的工作原理
5.2 锁存器74LS279
原理：在74ls279中，由于4回路中2回路置位端子为两个，所以使用其一时，整理两个置位输入作为1个使用，或将另一个输入固定为“H”使用。另外，作为稍微变化74LS279 的使用方法，也可将3组作为RS锁存器使用，剩余的RS锁存器作为2输入NAND门电路使用，复位输入例如①管脚固定为”L”时其输入为”H”，所以可构成将②和③作为输入，输出为④的2输入NAND，此变换如图5.2.所示。
图5.2. 74LS279管脚引线图
5.3 计数器74LS192
74LS192具有下述功能：
①异步清零：CR=1，Q3Q2Q1Q0=0000
②异步置数：CR=0，LD=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0
③保持：CR=0，LD=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态
④加计数：CR=0, LD=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数
⑤减计数：CR=0, LD=1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
LD为预置输入控制端，异步预置。
CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出
BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。
图5.3. 74LS192管脚引线图
5.4 单稳态触发器74LS121
TTL集成器件74121是一种不可重复触发集成单稳态触发器
关于定时：单稳态电路的定时取决于定时电阻和定时电容的数值。74121的定时电容连接在芯片的10、11引脚之间。若输出脉宽较宽，而采用电解电容时，电容C 的正极连接在Cext输出端（10脚）。对于定时电阻，使用者可以有两种选择：
·采用内部定时电阻（2 kΩ），此时将9号引脚（Rint）接至电源VCC（14脚）。
·采用外接定时电阻（阻值在1.4～40kΩ之间），此时9脚应悬空，电阻接在11、
14脚之间。74121的输出脉冲宽度tW≈0.7RC。通常R的数值取在2～30kΩ之间，C 的数值取在10pF～10μF之间，得到的的取值范围可达到20ns～200ms。
该式中的R可以是外接电阻Rext，也可以是芯片内部电阻Rint(约2kΩ)，如希望得到较宽的输出脉冲，一般使用外接电阻。
图5.4.1 74LS121管脚引线图
74LS121功能表
6八人抢答器仿真
按照总体电路图在仿真软件EWB上一一选择芯片并进行连接，然后启动开关观察。下面，我们分两部分对设计出的电路进行EWB仿真。我们将各部分电路在EWB上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，为各个开关设置好适当的键盘打开数值（例如，为某一开关设为1连接，则启动EWB仿真按钮后，在键盘上按1则此开关就由断开状态变为连接状态）然后打开EWB的开关，即可根据显示器上显示的数字以及小灯泡的亮灭情况来判断电路设计是否成功。
7系统调试
把上面所设计的单元电路连接起来可得到整机电路。然后可在印刷电路板上焊接分立元件并进行调
试。在调试的过程中可能会遇到由于逻辑门传输延时的存在而带来的竞争冒险问题,主要表现在当按键
大于8 时,在连续按键的情况下大约有10 %的可能性误显示为8 ,
1．测试使用的主要的仪器和仪表是万用表。
2．调试电路的方法和技巧是用红黑表笔测试接电源处是否有电压显示，再用表笔分别测试各集成块和电阻，电容的电压，注意用手背触摸一下，检查各仪器是否发热工作，。3．测试的数据电压显示为6.69伏等。
4．调试中出现的故障，原因及排除方法有的电阻焊接为虚焊，原因是检查发生漏洞，排
除方法是再焊接；74LS148接地引角8不为零，可能焊连，去掉焊连部分。
5. 系统功能、指标参数
八个抢答按钮电阻R1~R8：由74系列参数Iil<=Iil(max)=1.6mA,所以R>=(Vcc-Vol)/Iil=3k, 取(R1~R8)=10k。
7.1抢答显示功能测试
按图的有关部分在实验箱上连线，将开关A，B，C，全部处于低电平。首先拨动开关A，该端发光二极管亮，此时再拨动开关B或C，观察其他发光二极管的情况。
7.2清零功能测试
在以上实验的基础上，将74HC74的所有R端连在一起通过开关J控制。由表可以看出，74HC74的异步控制信号高电平有效，因此可用R=1实现复位功能。开关J可以利用实验箱上的电平开关。常态时，它处于低电平。拨动开关J，观察二极管是否全灭。
7.3倒计时功能测试
按图的电路在实验箱上连线，计数器的输出可接发光二极管，
在CP作用下，观察发光二极管显示情况。通过控制CR端的状态，在观察发光二极管显示情况。
7.4声响电路功能测试
按图在实验上连线，可将与非门可反向器的输入端分别通过实验箱上的电平开关来控制状态，观察喇叭发声情况。
8参考文献
【1】阎石. 数字电子电路. 北京：中央广播电视大学出版社. 1992
【2】康华光. 电子技术基础（数字部分）. 北京：高等教育出版社. 2000
【3】任为民. 数字电子电路学习和实验指导. 北京：广播电视大学出版社. 1992
【4】赵雅兴编著. PSpice与电子器件模型. 北京邮电大学出版社，2004
【5】Nilsson, James William.Introduction to PSpice manual for Electric Circuits using orcad release 9.1.科学出版社，2003.
【6】辛长平著 .电工应用电路图说 .电子工业出版社，2006
【7】谢自美主编电子线路设计·实验·测试（第二版）华中科技大学出版社，2000
9心得及体会
经过这次课程设计的学习，我确实学习了很多知识，真正的感受到了理论联系实际的重要性，以及这之间莫大区别，到最后看着自己的结果心里还是感到很欣慰的。
首先摆在我们面前的是要先弄懂所要设计电路的原理，于是最开始我们在拿到题目之后就查找了大量的相关的资料，再加上平时理论课的学习以及充分利用了网络资源和在图书馆借了相关的书籍资料，在仔细分析了这个题目所要达到的目的之后，我们初步确定了原理图。接下来的是单元电路的设计，以及进一步的分析其原理，实现哪些功能需要哪些电路，在此之间我们用到了以前没有用到过的芯片，但最终我们还是弄清楚了其原理。经过几天的与大家的一起讨论，做种确定好了符合要求的电路。看似很复杂的电路就这样被我们攻克了。
接下来的是实验的仿真，这阶段刚开始以为原理图都设计好了，那就应该很简单了，首先是确定用何种软件，接下来碰到的问题是虽然是按着原理图来接线画的，可就是达不到期望的结果，经过了N次的摸索最终还是解决了，对照设计的原理图，发现仿真的图形与设计的有小小的出入，总之最后总算达到了目的，心里很是高兴。
在原理图设计和电路仿真完成后就是焊接电路板了，我认为这个阶段很好的锻炼了我们的动手能力。由于之前的电工实习让我简单的接触到了焊接实物，以为会比较轻松，但实际焊接起来才发现此次与电工实习中的焊接实物有很大的不同，首先要自己对焊板上元件进行布置和焊接电路元件连线，增加了很大的难度。由于采用了电路板，为了使步线美观、简洁，还真是费了我们不少精力，经过不断的修改与讨论，虽然做出来的板子不太令人满意，但也是我们自己一步一步做出来的。
在这次课程设计过程中，我发现给我留下了很深的印象。由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。在每次的课程设计中，遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。
通过这次课程设计，我明白了学会与大家合作的重要性，因为从开始到最后，都是大家一起出主意，一起来解决中间出现的各种问题。从原理图的最终确定，到波形的仿真，
再到元器件的选择与购买，到最后实物的焊接与调试，这都是大家分工合作的结果，正是因为大家相互配合，才使我们很快的完成了任务。
经过这些天的学习我深刻的体会到实际与理论有很大的区别。在我们学习的过程中不仅考验了我们对知识的吸收和掌握，而且也考验了我们的细心和耐心。特别是在仿真过程中对参数的改进和电路图的查找过程中，我深有体会。我认为这次实习不仅仅学习了软件知识，还提高了我们专业素质。
作为一个电信专业的学生，我深知课程设计的重要性。这次课程设计我从刚开始的什么都不懂不会，到现在的基本了解了一个电路元件是如何构成的，
完成这次课程设计我觉得收获很多，不但进一步掌握了数电的知识及相关专业仿真软件的基本操作，还提高了自己的设计能力及动手能力。实践是检验真理的唯一标准。理论知识的不足在这次实习中表现的很明显。这将有助于我今后更加明确学习的方向，可认识到自己的不足，确定自己的目标，从而更加努力的学习。只有这样我们才能真正的去掌握它，真正的去运用它。。
虽然只是初步学会了数字抢答器的设计，离真正掌握还有一定距离，但学习的这段日子确实令我收益匪浅，因为我有学到了课本以外的很多知识，还锻炼了自己的动手能力。
作为一个电信专业的学生，我深刻体会到课程设计的重要性。我以后会更加注重这方面能力的培养，在学习好理论知识的同时加强时间能力。
附件6：
本科生课程设计成绩评定表姓名性别
专业、班级
课程设计题目：多路数字定时抢答器设计
课程设计答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
数字电子技术课程设计题目自动打铃器 姓名：___ XXXXXX ___ 所在学院：工学院 所学专业：_ 电气工程及其自动化 班级___ 电气工程XXXX 学号___ XXXXXXXXXXXXX 指导教师：_____ XXXXXX_ ___ 完成时间：____ 2XXXXXXXXX
数电课程设计任务书 一、基本情况 学时：40学时学分：1学分适应班级： 二、进度安排 本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下： 实习动员及准备工作：2学时 总体方案设计：4学时 查阅资料，讨论设计：24学时 撰写设计报告：8学时 总结：2学时 教师辅导：随时 三、基本要求 1、课程设计的基本要求 数字电子技术课程设计是在学习完数字电子课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。初步掌握数字电子线路的安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装调试方法。其中理论设计包括总体方案选择，具体电路设计，选择元器件及计算参数等，课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。 2、课程设计的教学要求 数字电子技术课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。 课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。
设计题目：智力竞赛电子抢答器 设计要求及技术指标: 1、抢答器电路分为抢答电路设计和必答电路设计。 2、抢答电路设计具体要求： （1）抢答组数分为四组，序号为1~4。 （2）优先判断与指示电路设计。 （3）主持人清除上次抢答结果的电路设计。 （4）主持人给选手打分电路与选手得分累计显示电路设计。 3、必答电路设计具体要求： （1）30秒必答倒计时电路设计。 （2）超时短暂报警。 第 1 章电路设计简介 1 原理电路设计： 1.1 电路总体工作框图 图1：课程设计的总体框图
整个电路框图如上图所示，主要可分为三个部分，第一部分为四路选手抢搭电路，这部分电路主要采用了四个74LS595来实现四位选手仅选可选通一路的功能实现，并结合使用多个四路与非门(即74LS10)来实现其对计时电路的控制。第二部分为计时电路，其通过两个级联的74LS161与555定时器来实现计时功能，并通过其对于声音警示电路控制。第三部分为选手计分电路，需用了可加可减的74LS192来实现对于选手的加减积分功能。整个电路在学校提供的开发板上，其中所需使用的LED灯、按钮按照开发板作相应的调整。 第 2 章硬件电路的组成 1电路工作原理 当第一位选手按下按钮，74LS373锁存器构成的选通电路就会将低电平传至二极管led的负极，此时若有其他选手再按下按钮，其会导致74LS373处于锁存数据状态，从而使已经亮的小灯不会受到其他选手按钮的影响，另一方面已经选通一路会通过锁存器阻止其他路数据的传入。另一方面四位按钮通过控制74LS161来实现对计时电路的控制，以使得当有选手按下按钮时计时才开始。 计时电路由两个异步清零的模十计数器构成，对其清零通过对于其清零端与使能端置低电平完成，而两位已内置好74LS48的数码管通过与74LS161的输出管脚来实现时间的显示。因为电路要求30秒计时，所以使用计时十位的74LS161的低两位作为是否到达30s的判断信号，当Q1、Q0均为1的时候就是到达30s，此时通过与非门输出来控制扬声器以及停止计时。 选手计分电路通过使用可加可减的74LS192来完成，当其5管脚为上升沿是，其数值加一；而当4管脚为上升沿时，其数值减一。而上升的产生则通过使用电源、地与一个按钮完成。选手分数的显示通过使74LS192的输出管脚与已内置好74LS48的数码管相连来完成。 总体电路的设计思路如上，后期搭建电路过程中依据实际情况做了小幅调整，当整体思路未变。 1.1总体电路原理图如下:
实验三旋转灯光电路与追逐闪光灯电路 一、实验目的 1．熟悉集成电路CD4029、CD4017、74LS138的逻辑功能。 2．学会用74LS04、CD4029、74LS138组装旋转灯光电路。 3. 学会用CD4069、CD4017组装追逐闪光灯电路。 二、实验电路与原理 1．旋转灯光电路： 图3-1 旋转灯光电路 将16只发光二极管排成一个圆形图案，按照顺序每次点亮一只发光二极管，形成旋转灯光。实现旋转灯光的电路如图3-1所示，图中IC1、R1、C1组成时钟脉冲发生器。IC2为16进制计数器，输出为4位二进制数，在每一个时钟脉冲作用下输出的二进制数加“1”。计数器计满后自动回“0”，重新开始计数，如此不断重复。 输入数据的低三位同时接到两个译码器的数据输入端，但是否能有译码器输出取决于使能端的状态。输入数据的第四位“D”接到IC3的低有效使能端G2和IC4的高有效使能端G1，当4位二进制数的高位D为“0”时，IC4的G1为“0”，IC4的使能端无效，IC4无译码输出，而IC3的G2为“0”，IC3使能端全部有效，低3位的CBA数据由IC3译码，输出D＝0时的8个输出，即低8位输出（Y0～Y7）。当D为“1”时IC3的使能端处于无效状态，IC3无译码输出；IC4的使能端有效，低3位CBA数据由IC4译码，输出D＝1时的8个输出，即高8位输出（Y8～Y15）。 由于输入二进制数不断加“1”，被点亮的发光二极管也不断地改变位置，形成灯光地“移动”。改变振荡器的振荡频率，就能改变灯光的“移动速度”。
注意：74LS138驱动灌电流的能力为8mA，只能直接驱动工作电流为5mA的超高亮发光二极管。若需驱动其他发光二极管或其他显示器件则需要增加驱动电路。 2. 追逐闪光灯电路 图 3-2 追 逐 闪 光 灯 电 路 （ 1） ． CD 401 7 的 管 脚功能 CD4017集成电路是十进制计数／时序译码器，又称十进制计数／脉冲分频器。它是4000系列CMOS数字集成电路中应用最广泛的电路之一，其结构简单，造价低廉，性能稳定可靠，工艺成熟，使用方便。它与时基集成电路555一样，深受广大电子科技工作者和电子爱好者的喜爱。目前世界各大通用数字集成电路厂家都生产40171C，在国外的产品典型型号为CD4017，在我国，早期产品的型号为C217、C187、CC4017等。 （2）CD4017C管脚功能 CMOSCD40171C采用标准的双列直插式16脚塑封，它的引脚排列如图3-3(a)所示。 CC4017是国标型号，它与国外同类产品CD4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。本书均以CD40171C为例进行介绍，其引脚功能如下： ①脚(Y5)，第5输出端；②脚(Y1)，第1输出端，⑧脚(Yo)，第0输出端，电路清零 时，该端为高电平，④脚(Y2)，第2输出端；⑤脚(Y6)，第6输出端；⑥脚(Y7)，第7输出端；⑦脚(Y3)，第3输出端；⑧脚(Vss)，电源负端；⑨脚(Y8)，第8输出端，⑩脚(Y4)，第4输出端；11脚(Y9)，第9输出端，12脚(Qco)，级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。13脚(EN)，时钟输入端，脉冲下降沿有效；14脚(CP)，时钟输入
课题名称：数显抢答器的设计
数字电子课程设计任务书
目录 1绪论 1.1 摘要 (4) 1.1 设计题目：抢答器电路设计 (4) 1.2 设计任务和要求 (4) 1.3 方案比较 (4) 2系统总体方案及硬件设计 (5) 2.1 系统总体方案 (5) 2.2 硬件设计 (6) 3软件设计 (12) 3.1 单元电路设计 (12) 3.1.1 抢答电路 (12) 3.1.2 定时电路 (14) 3.1.3 报警电路 (15) 3.1.4 时序控制电路 (15) 4课程设计体会 (17) 5参考文献 (18)
摘要 随着我国经济和文化事业的发展，在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决，例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。一般抢答器由很多门电路组成，线路复杂，可靠性低，特别是抢答路数增多时，实现起来更加困难。本文介绍了一种利用数字电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。 数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为3秒。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示0并闪烁。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。
一、设计任务及要求 通过对《数字电子技术》课程的学习，让同学掌握《数字电子技术》课程的基本理论以及方法，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。为了充分体现这些精神和能力，所以让同学独立自主的制造一个数字时钟，故，对同学设计的数字时钟进行如下要求： 时钟显示功能，能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”。 二、设计的作用、目的 （1）．在同学掌握《数字电子技术》课程的基本理论以及方法的基础上，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动
手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。 （2）．掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 （3）. 熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理，熟悉数字钟的设计与制作。 （4）. 掌握数字钟的设计、调试方法。 三、设计过程 1.方案设计与论证 数字钟的逻辑结构主要包括有六十进制计数器、二十四进制计数器（其中包括六十进制计数器和二十四进制计数器均由十进制计数器74LS160接成）、动态显示译码器、LED数码管显示环节、555定时器（可以提供一个比较精确的1Hz的时钟脉冲），时间设置环节可以提供时间的初始设置，动态显示译码器提供将BCD代码(即8421码)译成数码显示管所需要的驱动信号，使LED数码管用十进制数字显示出BCD代码所表示的数值。 数字钟电路系统的组成框图：
数电课程设计——抢答器 1220223 16 左杉2014.6.25 设计目的 掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计方法。 设计任务与要求 （1）4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮S0 ~ S4表示。，按钮的编号与选手的编号对应。 （2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始控制开关S。 （3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 一．抢答器的基本功能 1.设计一个抢答器，可同时供四名选手或四个代表队参加比赛，编号为一，二，三，四，各用一个抢答按钮，分别用四个开关表示。 2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。
3.抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，并且给出出声响提示，封锁输入电路，实现优先锁存，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 二．使用元件 芯片：74ls75，74ls147，74ls48，74ls08，74ls04，74ls00 其他器件：5个单刀单掷开关，一个7段数码管，一个蜂鸣器，一个三极管，导线若干。 三．具体原理为 1）抢答器电路 该部分主要是由74LS75实现的，此元件是低端有效。当四个选手抢答时，输入的信号为“1”，用74LS20将这四个选手在75芯片对应的非输出端与主持人的主控开关相与非，接入75的使能端（E0/1和E2/3），这样就通过“0”，把75锁定，完成锁定功能。
数电课程设计报告数字钟的设计
数电课程设计报告 第一章设计背景与要求 设计要求 第二章系统概述 2.1设计思想与方案选择 2.2各功能块的组成 2.3工作原理 第三章单元电路设计与分析 3.1各单元电路的选择 3.2设计及工作原理分析 第四章电路的组构与调试 4.1遇到的主要问题 4.2现象记录及原因分析 4.3解决措施及效果 4.4功能的测试方法，步骤，记录的数据 第五章结束语 5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明5.2总结设计的收获与体会 附图（电路总图及各个模块详图） 参考文献
第一章设计背景与要求 一．设计背景与要求 在公共场所，例如车站、码头，准确的时间显得特别重要，否则很有可能给外出办事即旅行袋来麻烦。数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确度和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。 设计一个简易数字钟，具有整点报时和校时功能。 （1）以四位LED数码管显示时、分，时为二十四进制。 （2）时、分显示数字之间以小数点间隔，小数点以1Hz频率、50%占空比的亮、灭规律表示秒计时。 （3）整点报时采用蜂鸣器实现。每当整点前控制蜂鸣器以低频鸣响4次，响1s、停1s，直到整点前一秒以高频响1s，整点时结束。 （4）才用两个按键分别控制“校时”或“校分”。按下校时键时，是显示值以0~23循环变化；按下“校分”键时，分显示值以0~59循环变化，但时显示值不能变化。 二．设计要求 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养学生的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，课程设计是一个重要的实践环节，它包括选
西安邮电学院 数字电路课程设计报告书 ——数字抢答器 学院名称：电子工程学院 学生姓名： 专业名称： 班级： 实习时间： 数字电路课程设计 ------------数字抢答器 一、课程设计题目 数字式抢答器 二、设计任务和要求 1．抢答器同时可供4路参赛选手同时抢答，分别用4个按钮S0~S3来控制。
2. 设置一个主持人开关，用来控制抢答的开始和结束。 3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在数码管上显示，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间为10秒。当主持人启动"开始"键后，定时器采用倒计时计数到0。 5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，绿灯亮，数码管上显示选手的编号和剩余抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到（计数至0），有人抢答，则为超时抢答。红灯亮，并在数码管管上显示该抢答选手。 7.如果主持人未启动“开始”键，有人抢答，为提前抢答。显示其号码，此时红灯亮提示。 三、数字抢答器总体方案 1. 接通电源后，主持人将开关拨到"高电平"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器显示为0,定时器显示为0。此时, 若有人抢答, 为违规抢答数码管显示其编号, 并红灯警告.定时器显示不变。 2.主持人将开关置于”开始”状态，宣布"开始"抢答，抢答器工作, 定时器倒计时, 选手在定时时间内抢答时，抢答器完成, 编号锁存, 编号显示, 绿灯亮表示抢答有效。
3.若在10秒内无人抢答，10秒后抢答器自动锁定，计数器停止计数，抢答无效。如果再次抢答必须由主持人再次操作"开始"状态开关。 四、单元电路设计 1.抢答器电路的设计 (即完成锁存和显示功能) （1）抢答, 锁存电路: 在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由74LS75来实现,当74LS75的4，13号管角的信号为使能端，当为“0”时，它将保持原来的状态： 74LS75的管脚图和真值表： 有一组队员按下开关后，Q1，Q2，Q3，Q4中有一个信号为0，则它们四个通过与门后的信号为0，接入E12和E34,7475实现锁存功能，保持状态不变。 对于译码电路，当那个队员抢上后，要显示他的组号，必须把次信号转换为二进制代码。其关系为： 由上真值表知： A= ~Q0 + ~Q2； B= ~Q1+ ~Q2；
烟台南山学院 数字电子技术课程设计题目脉搏计数电路设计 姓名：___ XXXXXX ___ 所在学院：_工学院电气与电子工程系 所学专业：_ 自动化 班级：___电气工程XXXX 学号：___XXXXXXXXXXXXXX 指导教师：_____ XXXXXXXX ___ 完成时间：____ XXXXXXXXXXXXX
数电课程设计任务书 一、基本情况 学时：40学时学分：1学分适应班级：12电气工程 二、进度安排 本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下： 实习动员及准备工作：2学时 总体方案设计：4学时 查阅资料，讨论设计：24学时 撰写设计报告：8学时 总结：2学时 教师辅导：随时 三、基本要求 1、课程设计的基本要求 数字电子技术课程设计是在学习完数字电子课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。初步掌握数字电子线路的安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装调试方法。其中理论设计包括总体方案选择，具体电路设计，选择元器件及计算参数等，课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。 2、课程设计的教学要求 数字电子技术课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。 课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 多路数字定时抢答器设计 初始条件： 本课程设计，要求用集成电路：74LSl48，74LS279，74LS48，74LSl92，NE555，74LS00，74LSl21和其它器件等，实现八路定时抢答功能。用蜂鸣器作声电器件，工作电源Vcc为+5V。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周内完成对多路数字定时抢答器的设计、仿真、装配与调试。 2、技术要求： ①可同时供8名选手（或代表队）参赛，其编号分别是0到7，各用一个抢答按钮，按钮的 编号与选手的编号相对应。给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。 ②抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存， 并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。 优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 ③抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。当主持人启 动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0．5秒左右。 ④参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号 和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。 ⑤确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出 总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全 文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
数电课程设计题目选 一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED数码管显示，要求测量分辨率为0.1℃,数据测量间隔时间为5秒。 〖提高要求〗1)针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法 2)利用电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度(电路非线性校正和EPROM查表法非线性校正两种方法) 3)讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4)进行简单的温度开关控制 〖参考原理框图〗系统参考原理框图如下： 〖主要参考元器件〗 MCl4433(1)，LM324(1)，七段数码管(4)，CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通 精密电位器代替。 二、十二小时电子钟 〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时和校分的功能。 〖提高要求〗1)针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2)增加日期显示 3)实现倒计时功能 4)整点报时(非语音报时) 5)定时功能 〖参考原理框图〗：
三、电平感觉检测仪 〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为±90℃，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，测试时采用头戴式传感器、闭上双目，单脚立地：保持静止，开始测试。定时时间为1分钟 〖提高要求〗 〖参考原理、框图〗： 〖主要参考元器件〗CD4060，555，74LS74 四、便携式快速心律计 基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉搏跳动速率：并使用LED显示。 〖提高要求〗1）提高测量精度的方法 2)设计能比较准确测量1S内心跳的电路 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器件〗CD4060，4528，4518；4511，14526 五、数字式定时开关 〖基本要求〗设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED数码管显示。此开关预置时间以后通过另一按钮控 制并进行倒计时，当时间显示为0时，开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。 〖提高要求〗l)输出部分加远距离(100m)继电器进行控制 2）延长定时时间 3)探讨提高定时精度的方法 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器〗：CC4511,CC14522,CD4060
学号： 课程设计 题目八路数字抢答器 学院信息工程学院 专业通信工程 班级 姓名 指导教师 2010年 7月 9日
课程设计任务书 题目：八路数字抢答器 起始条件：要求对数字电路里555电路的运用有所了解，同时熟悉计数电路和译码电路的运用，还要能够运用Multisim软件进行电路的仿真。 要求完成的主要任务: 1．运用数字电路设计一个能够满足特定要求的八路抢答器 2．绘制电路原理图并进行仿真，要求在报告中画出正确的波形。3．按照所画的原理图，在仿真的基础上焊接实物并进行调试。 时间安排： 编号 任务时间 1 查资料、原理图设计3天 2 仿真电路并修改 3天 3 实物焊接与调试5天 4 报告撰写 2天 5 答辩1天 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 课程设计任务书 (2) 摘要 (4) Abstract (5) 一、实验目的 (6) 二、设计要求与内容 (6) 三、设计及原理 (7) 3.1 总体方案设计 (7) 3.1.1 设计思路 (7) 3.1.2 总电路框图 (7) 3.2 各模块设计方案及原理说明 (8) 3.2.1 抢答电路 (8) 3.2.2 倒计时电路 (12) 四、电路仿真 (13) 4.1 抢答电路 (13) 4.2 倒计时电路 (15) 五、实验结果及分析 (17) 六、收获、体会和建议 (19) 附录 (21) 1.总电路图 (21) 2. 元件引脚图 (22) 3.元器件清单 (24) 主要参考文献 (25)
摘要 抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用Multisim11完成了原理图设计和电路仿真，具有数字显示、倒计时显示、编码译码功能，应用效果良好。 关键词: 电子设计自动化；数字电子技术；抢答器；仿真
数电课程设计报告新编 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
《基于FPGA的洗衣机电机正反转控制器》学院：信息与控制工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 2014年7月
目录 1.设计任务与要求 (1) 2.设计思路 (1) 3.设计原理及方案 (2) 4.总结与讨论 (14)
一、设计任务及要求： 1．控制洗衣机的电机作如下周期性运转，正转4S――暂停2S――反转4S――暂停2S，用8位七段数码管显示自己学号的后四位（显示在从左边数第一个到第四个数码管上）、定时时间（两位，单位：分钟，显示在第五个和第六个数码管上）,剩余时间（两位，单位：分钟，显示在第七个和第八个数码管上 2．洗衣机控制器的工作过程为： (1)上电后显示自己学号的后四位，在运行中不变；初始洗涤时间为10分钟，在开始前可用S1和S2按键设置总的工作时间，确定洗衣机控制器定时工作时间。(按下并松开S1定时时间增加一分钟，按下并松开S2定时时间减少一分钟，时间范围为：00~30分钟) (2)设定好定时时间后，按下并松开S3(按下时S3=0，松开时S3=1)，启动控制器，整个系统开始运行；再次按下并松开S3，停止运行；再次按下并松开S3继续运行；按下并松开S4则回到上电初始状态。其他两个按键不起作用。到达定时时间后，停止运行，按下并松开S4则回到初始状态，在运行中要显示定时时间和剩余工作时间，当剩余时间为0时，要显示“End”。在工作过程中用三个LED指示灯指示电机工作状态，正转D1灯亮，反转D2灯亮，暂停D3灯亮， 如此反复直至工作时间为0停止(三个LED灯都不亮)。 系统总体框图如下： 二、设计思路 为了便于计时，首先把1000Hz的外部时钟分频为1Hz。正转时间设为4s，反转设为4s，暂停设为2s，令洗衣机按照正转4s、暂停2s、反转4s、暂停2s的顺序进行旋转，周期恰好为10秒，而定时时间单位为分钟，因此需要设计分钟计数器和秒计数器。开发板提供的时钟信号CP频率为1000Hz，应该设计一分频器得到1Hz的时钟信号作为时间计数脉冲。
课程设计报告 题目数字抢答器设计 课程名称数字电子技术院部名称龙蟠学院 专业自动化 班级M11自动化学生姓名王栋明 学号1121112015指导教师赵国树 金陵科技学院教务处制
目录 第一章设计要求 (5) 第二章总体参考方案 2.1 总体参考方案框图 (5) 2.2 总体参考时序逻辑 (6) 第三章单元电路设计 3.1 定时电路 3.1.1 电路设计 (6) 3.1.2 元件说明 (7) 3.2 开关阵列电路 3.2.1 电路设计 (8) 3.3 门控电路 3.3.1 电路设计 (8) 3.2.2 元件说明 (9) 3.4 编码电路 3.4.1 电路设计 (11) 3.4.2 元件说明 (12) 3.5 报警电路 3.5.1 电路设计 (13) 3.5.2 元件说明 (13) 3.6 显示电路
3.6.1 电路设计 (13) 3.6.2 元件说明 (13) 第四章整体电路图 (15) 第五章各部分功能的实现 5.1 按下S1启动定时30S，开始抢答，LED灯亮 (15) 5.2 某位选手抢答有效 (16) 5.3 清零、灭灯、复位 (16) 第六章心得体会
第一章设计要求 1. 数字抢答器应具有数码锁存、显示功能，抢答组数分为八组，即序号0、1、 2、3、4、5、6、7，优先抢答者按动本组开关，组号立即锁存到LED显示器上，同时封锁其它组号。 2. 系统设置外部清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。 3. 数字抢答器定时为30秒，启动起始键后，要求：①30秒定时器开始工作； ②蜂鸣器要短暂报警；③发光二极管亮灯。 4. 抢答者在30秒内抢答，抢答有效，终止定时；30秒定时到，无抢答者本次抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灭灯。 第二章总体参考方案 2.1、总体参考方案框图 2.2、总体参考时序逻辑 它包括定时电路、门控电路、译码显示电路、8线-3线优先编码器、RS锁存器和报警电路等六个部分组成。其中定时电路、门控电路、译码显示电路及8线-3线优先编码器三部分的时序配合尤为重要，当启动外部操作开关（起始键）时，定时器开始工作，同时打开门控电路，输出有效，8线-3线优先编码器等待
数字竞赛抢答器课程设计Verilog语言实现
可编程器件与应用课程设计报告 姓名：XXX 学号：XXXXXXXXXX 专业班级：信息XXX 题目：数字式竞赛抢答器 指导老师：
一、绪论 背景： 随着电子技术的发展，可编程逻辑器件（PLD）的出现，使得电子系统的设计者利用EDA（电子设计自动化）软件，就可以独立设计自己的专用集成电路（ASIC）器件。可编程逻辑器件是一种半导体集成器件的半成品。在可编程逻辑器件的芯片中按一定方式（阵列形式或单元阵列形式）制作了大量的门、触发器等基本逻辑器件，对这些基本器件适当地连接，就可以完成某个电路或系统的功能。 数字式竞赛抢答器控制系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。目前设计抢答器的方法很多，例如用传统的PCB板设计、用PIC 设计或者用单片机设计。而用Verilog可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的抢答器，优于其他设计方法，使设计过程达到高度自动化。本文介绍的4路数字式竞赛抢答器基于Verilog 语言、以EDA技术作为开发手段、采用CPLD （复杂的可编程逻辑器件）作为控制核心设计而成。与传统设计相比较，不仅简化了接口和控制，
也提高了系统的整体性能和工作可靠性，具有电路简单、成本低廉、操作方便、灵敏可靠等优点。意义： 数字式竞赛抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器存在分立元件使用较多，造成每路的成本偏高，而现代电子技术的发展要求电子电路朝数字化、集成化方向发展，因此设计出数字化全集成电路的多路抢答器是现代电子技术发展的要求。 二、实现方案 设计要求： 1、设计一个可容纳4组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。 2、抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。 3、设置一个主持人“复位”按钮。 4、主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，有指示灯显示抢答组别，扬声器发出2~3秒的音响。 5、设置一个计分电路，每组开始预置5分，由主持人记分，答对一次加1分，答错一次减1分。
数字电子技术课程设计报告 指导老师:XXX 班级:XXX 学号:XXX 姓名:XXX 浙江理工大学本科课程设计任务书
1产品简介 红外线心率计就就是通过红外线传感器检测出手指中动脉血管的微弱波动,由计数器计算出每分钟波动的次数。但手指中的毛细血管的波动就是很微弱的,因此需要一个高放大倍数且低噪声的放大器,这就是红外线心率计的设计关键所在。通过本产品的制作,可以使学生掌握常用模拟、数字集成电路(运算放大器、非门、555定时器、计数器、译码器等)的应用。 2 红外线心率计工作原理 2、1 红外线心率计的原理框图 整机电路由-10V电源变换电路、血液波动检测电路、放大整形滤波电路、3位计数器电路、门控电路、译码驱动显示电路组成,如图1所示。 2、2 单元电路的工作原理 ⑴负电源变换电路 为简化实验的步骤,实验中直接用+12V、与-10V的电源代替负电源变换电路。 ⑵血液波动检测电路 实验中采用信号源发生器直接产生正弦波代替原来的血液波动检测电路。 ⑶放大、整形、滤波电路 放大、整形、滤波电路就是把传感起检测到的微弱电信号进行放大、整形、滤波,最后输出反映心跳频率的方波,如图5所示。其中LM741为高精度单运放电路,它们的引脚功能如图3 (b)所示。IC2、IC3、IC4都为LM741。
图5 信号放大、整形电路 因为传感器送来的信号幅度只有2～5毫伏,要放大到10V 左右才能作为计数器的输入脉冲。因此放大倍数设计在4000倍左右。两级放大器都接成反相比例放大器的电路,经过两级放大、反相后的波形就是跟输入波形同相、且放大了的波形。放大后的波形就是一个交流信号。其中A 1、A 2的供电方式就是正负电源供电,电源为+12V 、-10V 。 A 1、A 2与周围元件组成二级放大电路,放大倍数A uf 为: 40006666R R R R A 6 8 34uf ≈?=?= 由于放大后的波形就是一个交流信号,而计数器需要的就是单方向的直流脉冲信号。所以经过V 3检波后变成单方向的直流脉冲信号,并把检波后的信号送到RC 两阶滤波电路,滤波电路的作用就是滤除放大后的干扰信号。R 9、V 4组成传感器工作指示电路,当传感器接收到心跳信号时,V 4就会按心跳的强度而改变亮度,因此V 4正常工作时就是按心跳的频率闪烁。直流脉冲信号滤波后送入A 3的同相输入端,反相输入端接一个固定的电平,A 3就是作为一个电压比较器来工作的,就是单电源供电。当A 3的3脚电压高于2脚电压的时候,6脚输出高电平;当A 3的3脚电压低于2脚电压的时候,6脚输出低电平,所以A 3输出一个反应心跳频率的方波信号。 ⑷ 门控电路 555定时器就是一种将模拟电路与数字电路集成于一体的电子器件,用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器与施密特触发器等多种电路。555定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。 555定时器内部电路及其电路功能如图6(a)、(b)所示。555内部电路由基本RS 触发器FF 、比较器COMP 1、COMP 2与场效应管V1组成(参见图6(a))。当555内部的COMP 1反相输入 端(-)的输入信号V R 小于其同相输入端(+)的比较电压V CO (DD 3 2V V co =)时,COMP 1输出高电位,置触发器FF 为低电平,即Q=0;当COMP 2同相输入端(+)的输入信号S V 大于其反相输入端(-)的比较电压V CO /2(1/3V DD )时,COMP 2输出高电位,置触发器FF 为高电平,即Q=1。D R 就是直接复位端,0R D =,Q=0;MOS 管V 1就是单稳态等定时电路时,供定时电容C 对地放电作用。 注意:电压V CO 可以外部提供,故称外加控制电压,也可以使用内部分压器产生的电压,这时COMP 2的比较电压为V DD /3,不用时常接0、01μF 电容到地以防干扰。
数字电路课程设计 数字抢答器 设计报告 姓名： 学号： 专业：电子信息工程系 指导教师： 2012年04 月18 日
八路数字抢答器 一、设计目的及任务 1．设计的目的 通过八路数字抢答器的设计实验，要求大家回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。 2.设计的任务及要求 （1）基本功能 ①设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参赛，他们的选号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号对应分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 ②给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。 ③抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持主持人将系统清零为止。（2）扩展功能 ①抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30秒）。当节目支持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。 ②参加选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 ③如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。 二、电路设计总方案及原理框图 1. 设计思路 （1）本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。
《数字电子技术》课程设计报告 8路智力抢答器 设计与制作 设计要求： 1、可同时供8名选手或8个代表队参加比赛； 2、主持人控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答 的开始； 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能； 4、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由 主持人设定； 5、具有报警功能。 成绩：评阅人： XX科技学院理学院
8路智力抢答器 设计与制作 8路智力抢答器是一种用数字电路技术实现由主持人控制、定时抢答、报警功能的装置。他是在规定的时间内进行抢答。一旦有人抢答，显示器上会同时显示抢答时间和抢答选手号码。当超出规定时间时，即使抢答，不会显示选手号码。 8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时序电路。通过此次设计与制作，进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 一、设计要求 （一）设计指标 1、计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、 2、 3、 4、 5、 6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0——S7。 2、给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管行显示出选手的编号，
同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 4、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30s）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响。 5、参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 6、如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。 （二）设计要求 1、画出电路原理图（或仿真电路图）； 2、元器件及参数选择； 3、电路仿真与调试； （三）制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 （四）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 二、原理框图 抢答器系统原理框图如下所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时
数字抢答器 摘要 当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。因此抢答器是机关学校、电视台等单位开展智力竞赛活动必不可少的设备，通过抢答者的按键、数码显示等能准确、公正、直观地判断出优先抢答者。本产品采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，由数字电路以及外围电路组成，分为八路抢答；在抢答同时附有声音输出接口，提示主持人此时已完成这次的抢答。不仅如此，为了方便不同场合的智力竞赛活动，为需要定时答题者提供可调计时器，无需人工参与。与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构清晰、成本低、易操作、制作方便等优点。 关键词：竞赛活动、抢答、锁存、复位、可调倒计时
目录 1 引言 (3) 2 设计目的 (3) 3 设计指标及要求 (3) 4 总体框图设计与论证 (4) 5 功能模块设计及系统工作分析 (5) 5.1功能模块设计 (5) 5.2 系统工作原理分析 (6) 5.3主要元器件功能介绍 (7) 5.3.1锁存器（74HC573） (7) 5.3.2优先编码器（74LS147） (8) 5.3.3计数器（74LS192） (9) 5.3.4显示译码器（CD4511、74LS48） (10) 6 实验器材清单 (13) 7 设计步骤及各功能电路调试 (14) 7.1 仿真 (15) 7.2 调试锁存器电路 (15) 7.3 调试编码与译码显示电路 (16) 7.4调试控制电路 (16) 7.5秒脉冲 (16) 7.6调时电路 (17) 8 心得体会 (17) 谢辞 (19) 参考文献 (20) 附录A： (21) 附录B： (22)