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1、摘要：本文主要介绍了多路智力竞赛抢答器。它是由主体电路和扩展电路组成。主体电路由抢答电路、定时电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将各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，以上为主体电路工作原理。通过译码电路将秒脉冲信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。数电课程设计的编写是以实际动手研究为主线，以科学研究所研究到的所应用的实际技术为主要内容。培养学生掌握电子技术的科学规律、技术，测量技术等研究方法使其具有独立动手研究的能力，以便在未来的工作中开拓创新。抢答器是一种能使任何比赛及竞争性的游戏体现公平、公正的电子装备。在比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者
2、，所设计的抢答器通常由数码显示指示出第一抢答者。同时还应设计记分、犯规和奖惩记录等多种功能。为了全面运用科学动手研究的技术方法，在加强的直接动手方法的同时，力求让我们在短时间里得以掌握先进科学技术：如本设计中所使用到的Protel99等技术手段，新工具。也培养了自己理论联系实际、设计电路的能力及正确的的处理数据、分析。本文主要介绍了数字电子技术是一门应用性很强的专业基础课,主要任务是在传授有关数字电子技术基本知识的基础上,培训分析和设计数字电路的能力。为了更好地把理论教学和实践有机地结合在一起，让我们进一步的掌握数字电子技术的知识、提高电子电路设计、分析、制作和调试的基本技能，在课程中特意安排
3、了数字电子技术实习。关键词抢答器、 锁存电路、编码电路、译码电路、 数码显示目 录一、设计任务及要求311任务312要求312. 1基本要求3122扩展要求3二、设计方案321电路的设计3三、设计原理及实现431元器件清单432 电路的工作工程及其原理图433主要芯片的功能和工作原理5四、电路制作与调试641电路制作及其PCB图642 电路调试7五、设计结论及体会8参考文献8一、设计任务及要求1.1、任务：用元器件及印刷电路板设计并制作一个多路智力竞赛抢答器。其电路框图如下：抢答按钮数码管显示译码驱动电路编码电路锁存电路 复位按钮 （图1为设计方框图）1.2要求：1.2.1、基本要求1、抢答电
4、路至少可供4人（组）进行。2、设置个按键实现抢答。当一个人（组）按下对应的一个按键时，则数码管上显示该人（组）的编码，并禁止出现其他抢答者的序号。3、系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。1.2.2扩展要求:1、具有预置抢答时间 ，当抢答者发出信号时，应显示该时的时间。在到达规定答题的终止时间时报警。2、复位时报警。二、设计方案21电路的设计1、接通电源后，主持人将复位开关拨到清零状态，抢答器处于禁止状态，数码管无显示数字；2、主持人将复位开关置：开始状态，宣布开始抢答器工作。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、数码管显示。当一轮抢答之后，禁止二次抢答，数码管上
5、的数字保持不变；3、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。三、设计原理及实现31元器件清单： 名称数量封装SW-PB5个KAIGUAN1KR5个AXIAL0.474LS112芯片2块DIP1674LS48芯片1块DIP1674LS20芯片1块DIP1474LS147芯片1块DIP16共阴数码管1块SMG2孔插槽1个16孔插槽4个14孔插槽1个32电路的工作过程及其原理图设计电路如图2所示。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键，译码显示电路显示编号（显示电路采用共阴数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。该4路抢答电路，主要有两块双下降沿JK触发器（带预置、清
6、除端）74LS112连成四个的JK触发器把抢答的信号经过双四输入与非门74LS20反馈锁存，传到了74LS147优先编码器。经过74LS147编码器编码后把数码信息传送到74LS48译码器，再经译码器译码，把抢答的数字信号转换成模拟信号传给数码管显示出来。当抢答开始时，各个抢答按钮输入抢答信号，就在系统中的74LS20作出优先选择，最先的那个信号抢答成功，编号被锁存，其他的信号无效。这锁存的编号传到74LS147编码器编码，码器编码再把信息传给74LS48译码器译码后，最后通过数码管显示出编号。当按下复位按钮，又恢复到抢答状态。图233主要芯片的功能和工作原理：74LS48：芯片是一种常用的七
7、段数码管译码器驱动器，在74LS47输入端输入不同二进制代码时，a-g的输出也不同，数码管将显示不同的数字。a-g的信号电平是按照输入代码对字形的要求输出的。该芯片常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中；74LS147：此芯片为二-十进制优先编码器，在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74LS147优先编码器为10脚的集成芯片，除电源脚VCC(16)和GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号课本86页其功能表所标
8、。其中I9状态信号级别最高，I1状态信号级别最低。Y3、Y2、Y1、Y0为编码输出端，Y3为最高位，Y0为最低位，一组4位二进制代码表示一位十进制数。74LS20：可以实现4个输入信号与非的逻辑关系，称为四输入与非门。74LS112：双下降沿JK触发器（带预置、清除端、有数据锁定工能）其功能如表一。JKQn+100 1 1 0 1 0 1 Qn（保持）0（置0）1（置1）Qn非（计数）表一 边沿控制JK触发器真值表共阴数码管：七段数码管可以是共阴极结构，也可以是共阳极结构，它们的连接方式是不同的。若显示器为共阴极连接，则对应阳极接高电平的字段发光；而显示器为共阳极连接时，则对应阴极接低电平的字
9、段发光。数字电路处理的信息都是以二进制代码来表示的，而显示器显示出来的是文字、符号等信息，所以译码器和显示器总是结合起来使用的。四、电路制作与调试41电路制作411为了节约资金，所以采用购买插槽，可几个同学有用到相同芯片的可公用。412把原理图做好后，就导入PCB中布置PCB图，为了是PCB图布置得好看，我得先把元器件摆放整齐，元件间的距离、焊盘的大小以及走线的大小等。设置好这样后，我采用的是自动布线，等布好后再手工修改。只有经过手工修改后的PCB图看起来才是漂亮（PCB图如图3所示），也只有这样做出来的电路板才是好调试。但是无论怎么手工布线还是自动布线，都会有跳线，所以在我的电路板上一共需要
10、四根跳线。做完这一步后，就是打印PCB图然后印到复铜板上去，再腐蚀就可以拉，不过在腐蚀的时候得随时观察腐蚀的程度怎么样拉，以免出现腐蚀太久而造成电路板的断线。之后就是焊接元件，在焊接元件时还要注意是否有虚焊和是否把两个原本不相通的两个焊孔焊通了。做出的电路板如图3.图342电路调试421当电路板焊接好后，我们首先用万用电表检查一下电路是不是有虚焊或漏焊和短路等。再接上电源看其现象与要求的是否一致。按其电路原理来分析，当一接上电源后，数码管应该显示与相关开关相对应的数字，系统调试根据系统设计方案的要求进行。抢答电路提供了4人（组）进行。抢答一开始各自按下对应的一个按键时，数码管上显示该最快输入人
11、（组）的编码，并禁止了其他抢答者的序号出现。系统设置复位按钮，按动后，又可以重新开始抢答。具有预置抢答时间 ，当抢答者发出信号时，应显示该时的时间。在到达规定答题的终止时间时报警。此次系统设计结果较好，达到了设计的要求。五、设计结论及体会通过这一个星期的实习，是我对自己的专业知识有了进一步的巩固加深，同时在设计过程中了解了许多芯片的功能和管脚的分布，以及它的功能和工作范围，掌握74LS系列芯片的各种用途。同时提高了自己的实践动手能力，在设计电路过程中，通过自己的收集和查找资料提高自己设计分析和解决实际问题的能力。在调试过程中，我们发现了一些问题，并能找资料和在同学们的帮助下解决问题，在这一个星
12、期中，老师一直都在关注着我们的进度，也一直在指点着我们所出现的错误，这是我们在实习中能够取得成功的最大帮助。我们同学也积极的探索所出现的问题，大家共同研究，从而在这实习中我们学到许多知识，比如电路设计所需要的逻辑关系，怎么样才能把这些芯片组合成一个完整的电路，这些都是要我们去思考的，这样一来我们就得去找资料及相应的芯片的功能和接法。同时在画原理图和制作PCB图的时候，是自己对PROTEL这个软件进一步的加深其操作功能和运用实践能力，通过这次自己对四路抢答设计的制作，我对自己专业的知识有了加深和巩固，提高了自己的动手实践能力，加深了对电子线路的制作设计分析的应用，为将来的就业作好坚实的专业基础。参考文献1 主编 ：刘守义 钟苏 -数字电子技术基础2345