数字电子技术实习汇报
（四人智力竞赛抢答器电路设计）
一、设计目标
1.掌握四人智力竞赛抢答器电路设计、组装和调试方法。
2.熟悉数字集成电路设计和使用方法。
设计一台可供4名选手参与比赛智力竞赛抢答器。选手时,
数码管显示选手组号,同时对应LED灯亮。
2.设计要求
1)四名选手编号为:1,2,3,4。各有一个抢答按钮, 按钮编号和选手组号对应,也分别为1,2,3,4。
2) 给 | 主 | 持 | 人 | 设 | 计 | 一 | 个 | 控 | 制 | 按 | 钮 | , |
用来控制系统清零(抢答显示数码管灭灯）和抢答开始。
3) 抢答器含有数据锁存和显示功效。抢答开始后, 若有选手按动抢答按钮,该选手编号立即被锁存,
并在抢答器上显示该编号,同时LED灯给出灯光提醒,
封锁输入编码电路,严禁其它选手抢答。
抢答选手编号一直保持到主持人清零为止。
4)用555产生频率为1Hz脉冲信号,作为定时计数器ＣP信号。
三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计
方案一:
1.四人智力竞赛抢答器原理仿真图以下
其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到"清除"状态,抢答器处于严禁状态,
编号显示器灭灯;主持人将开关置开始"状态,宣告"开始"抢答器工作。
信号经过D触发器锁存并输出到后级得CD4511BCD译码器和发光二极管;
选 手 按 抢 答 时 ,
严
２．单元电路原理分析:
1）抢答器电路其功效关键有74LS175D触发器和74LS20和74LS00完成。
Q
75D触发器CLR端均为０, Q端均为0,
=1,所以数码管显示0全部发光二管不亮Q
; 。 当开关J2不接地即打开时抢答开始, 当无人按抢答开关时锁存器
输出全为高电平经为多个非门仍为高电平锁存器处于等候接收触发状态当选手
Q
按下抢答开关时（如第一个抢答开关）1D=1, =0,
使得CP=1这么使得不管输入何种信号输出将保持不变（脉冲信号不能进入触发
器）从而严禁了其它选手按键操作, 当按键松开即按下时,
74LS175锁存保持功效 , 此时因为仍为１Ｑ＝１, 使 CP＝１,
所以74LS175仍处于严禁状态, 确保不会出二次按键时输入信号,
确保了抢答者优先性。如有再次抢答需由主持人将J2开关重新置清除端,然后再进行下一轮抢答。74LS175其功效表以下:
2）数码管显示电路采取CD4511
BCD译码器和七段数码管来实现。CD4511 真值表以下:
七段数码管管脚图
5) 脉冲产生电路这部分电路关键经过NEE555定时器来产生, 频率课经过RC来改变。
6)LED电路关键用发光二极管和三极管来实现。
四、安装和调试过程
① 首先应对整个电路在电路上布好局,画出电路布局图表上芯片各封装管脚号,方便焊接和连线。
② 先把全部元件全部插到电路板上（经过把管脚弯曲使其稍微
固 | 定 | ） | 以 | 后 | 一 | 个 | 模 | 块 | 一 | 个 | 模 | 块 | 焊 | 接 | , |
焊接时尽可能能借助各元件管脚（有管脚比较长）来实现元件来连
接,无法避免交叉处和够不着在使用导线连接。
各模块焊接完后在焊接模块间连接。
③ | 调 | 试 | , | 开 | 始 | 每 | 一 | 个 | 灯 | 亮 | , |
以后发觉555定时器没节5V电源;又有只两个灯,且开关失效,
经检验发觉控制开关和74ＬＳ175输入端电阻一端没接地。
接好后仍然有两灯亮着,按下控制开关能让二者灯灭松开后又亮;
这因该是74ＬＳ175芯片上犯错了,就是有两个输出一直为高点平,两个一直为低电平。
1）首先用万用表调到测各该联通地方有没连上接上或是否有地方短
路了。2）对着电路板（焊接面）把焊接电路画了出来,
再对照原理图查。
五、元件清单
数字集成电路74LS175、CD4511、74LS20、74LS00各一片,NE555定时器一片,510欧姆电阻8各,10K电阻10个,100K电阻1个,三极管4个,发光二极管4个,0.01uF电容2个,4个二极管。五个开关。
方案二:
我自己经过在图书馆和网络上查阅资料,
自 | 行 | 设 | 计 | 出 | 了 | 一 | 个 | 四 | 路 | 抢 | 答 | 器 | , |
我经过原理检验和模拟仿真证实我自己设计出来电路是能够实现抢
答功效。
下图就是我自己设计出来抢答器电路经过仿真后仿真原理图:
我 | 设 | 计 | 出 | 来 | 电 | 路 | 图 | 实 | 现 | 了 | 抢 | 答 | 功 | 效 | , |
即当第一位选手摁下抢答开关并不放时候,其它选手再抢答为无效,
同 | 时 | 指 | 示 | 灯 | 显 | 示 | 第 | 一 | 位 | 抢 | 答 | 选 | 手 | 位 | 置 | , |
假如再接入基于cd4511七路数码管显示器就能显示抢答选手序号。
我自己设计电路图和老师给我们示例原理图相比,
优点是所用元器件少而且简单此原理图是经过简单数电逻辑推导出
来, 所以, 实现简单、所用元器件少是它一个突出优点。 | , | |||||||||
因 | 为 | 我 | 设 | 计 | 思 | 绪 | 不 | 是 | 很 完 善 | |
设计出来抢答器电路有部分缺点:因为没有使用锁存电路造成我设计
抢 | 答 | 器 | 不 | 能 | 实 | 现 | 锁 | 存 | 功 | 效 | , |
以至于需要选手们在抢答时候要按着抢答开关一直不放,
这是我在设计抢答器过程中犯下一个致命错误,
也是我在课程设计中没有用此简单方案二设计电路而改用方案一关
键原因。
六、心得体会
３．经过此次数字电子实习加强了我们动手、思索、
处 理 问题 能 力 。 在 整个 实 习 过 程 中 ,
我们经过自己努力设计出了部分抢答器原理图,
不过因为考虑不周全造成部分电路即使实现了抢答功效,
这是一个自我批判和主动进取精神。
４．经过此次课程设计,我们培养了一个认真细致,
思 | 维 | 严 | 谨 | 科 | 学 | 精 | 神 | , |
我们经过自己行动来让自己明白了这些精神在我们以后学习和生活
中 | 必 | 不 | 可 | 少 | 。 |
我们在焊接过程中只要稍稍不留神就很有可能接错线和管脚,
因为一时不细致将造成整个抢答器不能工作,
将要花费我们大量时间去发觉错误排除错误,
这将大大延期我们完成作品时间。这就是所谓欲速则不达。
５．经过实习我们对这些几本芯片功效有了一定了解,能够熟知她们封装管脚图和实现基础功效。
对 | 多 | 种 | 抢 | 答 | 器 | 电 | 路 | 原 | 理 | 已 | 经 | 烂 | 熟 | 于 | 心 | , |
还有对每种不一样抢答器原理区分和电路设计优缺点已经有了部分了解。
６．我们在学习了模电以后对数电有了一个比较深厚认识,了解到了数电和模电在我们学习和生活中应用,同时我们也深感我们没完全了解数字电子技术在上理论上学习和研究,我们还有很多东西要学,现在所学到不过是九牛一毛!我们应结合部分实例来学习理论知识!
７．经过此次课程设计我学到了很多在理论课上所学不到东西,
这
最终感谢老师给我们提供了这次让我们受益匪浅实习机会。
电信系09电气二班03号 陈鸿亮 4月25日