衡阳师范学院。
物理与电子信息科学系。
数字电子技术》
课程设计报告。
八路抢答器。
专业 ： 电子信息工程。
班级 ： 10 级 1 班。
学生姓名 ： 屈裕超。
学生学号 ： 10960111
指导教师 ： 全玉云。
提交日期 ： 2012 年 11月 23日
目录。第一部分设计任务与要求。
1.1 设计任务3
1.2设计要求3
第二部分设计方案。
2 .1总体设计方案说明4
2 .2模块结构与方框图4
第三部分电路设计与器件选择。
3.1模块结构与方框图5
3.2 实物图8
第四部分工具与原件。
4.1工具清单9
4.2元件清单9第五部分焊接与测量。
5.1电路焊接11 5.2电路调试11 5.3 参数测量11第六部分心得体会12【参考文献14
第一部分设计任务与要求。
1.1 设计任务。
本次设计主要利用常见的74ls系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了八路智力竞赛抢答器的设计。
1.2基本要求。
（1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮s0~s7表示。
（2）设置一个系统清除和抢答控制开关s，该开关由主持人控制。
（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，扬声器发出声响提示，并在数码管上显示选手号码。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。
1.3提高要求。
（1）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时。同时扬声器发出短暂的响声，响声持续0.
5秒左右。发光二极管灯亮。
（2）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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
3） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
（4）按钮到控制中心的距离为20m。
第二部分设计方案。
定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，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。扩展电路完成定时抢答的功能。
图1所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。
当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：
1 优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；
2 扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；
3 控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；
4 控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。
图1 定时抢答器总体框图。
第三部分电路设计与器件选择。
3.1方案的选择：
3.1.1【方案一】
原理：在选手抢答前， “清除/起始” 开关s使基本rs触发器输出端q为0，使集成8线-3线优先编码器禁止；当主持人按下“清除/起始”开关s时，基本rs触发器输出端q为1，与优先扩展输出端yex共同作用，使集成8线-3线优先编码器选通输入端st为0，允许编码，等待数据输入。此时优先按动序号的组号立即通过编码器按bcd421码输出，经rs锁存器74ls279将该数码锁存到led显示器上。
与此同时，yex（引脚为14）由1翻转为0，与非门g1输出为1，选通输入端st为1，编码器被禁止。此外，在yex由1翻转为0时，还驱动报警电路工作，发出声音。
方案一抢答电路图
3.1.2【方案二】
该方案采用了74ls148来实现抢答器的选号，采用了74ls279芯片实现对号码的锁存，采用了74ls192实现十进制的减法计数，555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时，采用了74ls121单稳态芯片来实现报警信号的输出。
3.1.3 确定方案。
在方案一中，主要多了一个基本rs触发器，以及相对的74ls148引脚与74ls279之间连线的相应改变，这又涉及到之后的提高方案中的连线的改变。它有自身的优点，即基本rs触发器又相当一锁存器（74ls279），它可以对主持人的指令进行进一步的锁存，这样就可以增强它的抗干扰能力，虽然其线路过于复杂，另外此次实验所用的电路板对电路设计的大小要求很高，而且在布局和焊接上要越精练越好，有更加有锻炼能力的作用。虽然方案二已能满足基本设计和提高设计的要求，而且它的原理更简单易懂，直观明了，元件更少，连线更方便，焊接更可靠，且比较容易实现，但是还是不满足该专业学生的设计和练手能力，所以最终选用了方案一，来提高自身的要求。
方案二抢答电路图。
3.2实物图。
正面图。反面图。
第四部分工具与原件。
4.1 工具清单。
4.2元件清单。
74ls148的引脚图和逻辑功能表。
74ls279的逻辑功能表和引脚图。
第五部分焊接与测试。
5.1焊接。
通过实验原理图进行实物焊接，焊接时能深刻体会到焊接工艺的重要性：各个芯片的引脚功能不能混淆，必须了解各个芯片的使用方法，内部结构以及使用时的注意事项，该接电源的一定要接电源，该接地的一定要接地，且不能有悬空。同时在电路板上要预先确定电源的正负端，便于区分及焊接。
正确焊接各芯片个管脚连接必须查阅各种资料并记录，以确保在焊接过程和调试过程中芯片不被烧坏，同时确保整个电路的正确性。在焊接完后每块芯片都用万用表检测，看是否有短接等，还有焊接时要尽量使布线规范清晰明了，这样才有利于在调试过程中检查电路。
5.2 调试**现的问题及解决方法。
1）显示电路不稳定问题。
在完成电路的焊接进入调试阶段时发现抢答器数码管显示选手编号不稳定。主要表现在单选手按下抢答键后数码管显示的不是选手当前号码。因此着手对电路进食检查，首先检查数码管看是否是关节焊接错误，后又检查电路各个芯片管脚接错均未发现问题，最后发现当触动某按键连线时显示正常由此判断可能是因为出现了虚焊，遂将电路各焊点又仔细焊接了一遍，此时电路显示正常。
2）控制开关无法控制电路。
在调试是发现当按下主持人开关时电路断电，当松开后数码管显示始终为7，经过一个多小时对电路用万用表逐个检查，发现是开关触焊接错误，通过改正焊接后电路能正常工作。
3）数码管不能正常倒计时。
在进入定时电路调试时，发现数码管不能正常倒计时，出现乱码。对这问题我们检查了芯片是否完好，电路界限是否正确均未发现问题，后发现是由于在焊接时焊线有些地方出现部分短接，于是就将焊线重新理清，数码管也能正常工作了。
第六部分心得体会。
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
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