數(shù)字電路課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)和要求:1.搶答器同時供4名選手或4個代表隊比賽，分別用4個按鈕D１~D４表示。

2.設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制.

3。搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示,選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

4.搶答器具有定時搶答功能,且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如50秒）。當(dāng)主持人啟動”開始"鍵后，定時器進行計時（0~50）。

5.參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效,定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止.

6。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，禁止搶答，定時顯示器上顯示50,顯示搶答人組號的數(shù)碼管此時顯示無用字符。7．在主持人未啟動“開始”鍵前，如有搶答者則其對應(yīng)的紅燈亮,同時數(shù)碼管顯示其號碼;如果有兩個或兩個以上的人違規(guī),則他們對應(yīng)的紅燈都亮。二、總體方案選擇：

如圖所示為總體方框圖。其工作原理為:接通電源后，主持人開關(guān)開始時接地處于禁止?fàn)顟B(tài),編號顯示器顯示7,定時器顯示時間（00）;此時，若有人搶答，為違規(guī)搶答，LED顯示器顯示其編號,并紅燈警告.定時器顯示不變;主持人將開關(guān)置“開始"端，宣布"開始”,搶答器工作，同時定時器計時,選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷，編號鎖存，編號顯示。若在50秒內(nèi)無人搶答，50秒到后搶答器自動鎖定，計數(shù)器停止計數(shù)，搶答無效。如果再次搶答必須由主持人再次操作”清除"和”開始"狀態(tài)開關(guān)。數(shù)字搶答器框圖：優(yōu)先編碼器譯碼顯示譯碼電路鎖存器搶答按鈕優(yōu)先編碼器譯碼顯示譯碼電路鎖存器搶答按鈕報警電路控制報警電路控制電路主持人開關(guān)定時電路定時電路秒脈沖產(chǎn)生電路譯碼顯示譯碼電路譯碼顯示譯碼電路三，單元電路設(shè)計所用器材：芯片數(shù)量芯片數(shù)量555一片74LS161兩片74LS75一片74LS148一片74LS48三片74LS00一片七段顯示管三個發(fā)光二極管4個電容兩個電阻6個74LS20一片面包板一塊導(dǎo)線若干搶答器電路該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵,操作無效。工作過程：開關(guān)S開始接地，鎖存器輸出端Q1、Q2、Q3、Q4均為0，且開始時4個選手開關(guān)均接地。在主持人開關(guān)未與“開始“端相接前如有選手撥動開關(guān)則紅燈亮同時數(shù)碼管顯示其號碼。當(dāng)主持人開關(guān)與“開始”端接通后，計時器開始計時,此刻選手撥動開關(guān)，顯示器顯示其號碼，且鎖存器此時鎖定,其余輸入均無效.表1--１74LS148的功能真值表鎖存器輸入鎖存器輸出D1D2D3D4～Q1~Q2～Q3~Q410000111010010110010110100011110編碼器輸入編碼器輸出Yn0Yn1Yn2Yn3Yn4Yn5Yn6Yn7Y2Y1Y011111101001111110110101111011101111101111100譯碼器輸入譯碼器輸出A3A2A1A0Y00011001020011301004搶答電路的電路圖如下:(2)定時電路由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進行預(yù)置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預(yù)置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器74LS161進行設(shè)計,電路圖如下:（3）脈沖發(fā)生電路:該電路是由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，使其產(chǎn)生需要的方波作為計數(shù)器的CP脈沖,由于電路對脈沖的精確度要求不是很高而晶體振蕩需要分頻，所以采用555定時器構(gòu)成的多頻振蕩器,電路圖如下：。(4）時序控制電路：時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵,它要完成以下三項功能：

①主持人將控制開關(guān)撥到"開始"位置時，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。

②當(dāng)參賽選手按動搶答鍵正常搶答時，搶答電路和定時電路停止工作.

③當(dāng)設(shè)定的搶答時間到,無人搶答時，同時搶答電路和定時電路停止。四。總體電路圖：五。波形圖1。計時電路低位片4個輸出的波形圖:CPQ1Q2Q3Q42。計時電路高位片的4個輸出波形圖CPCPQ2Q3Q4Q1六、遇到的問題及解決方案：

1.實驗前應(yīng)先設(shè)計電路圖，包括各部分的電路圖和總體電路圖，并反復(fù)檢查,反復(fù)分析實現(xiàn)的可能性，預(yù)計實驗中可能出現(xiàn)的問題即可能的解決方法，最好在實際連電路前仿真.2.理論指導(dǎo)實踐，但是,理論中有不少純理想化的成分，在實驗中應(yīng)考慮實踐中各部分合理論的差距，差別。在實際中，電阻，電容,的真實值不會那樣準(zhǔn)確。各器件的輸入端在理論中懸空是表示接高電平，但是實際的邏輯器件如果輸入端本該接高電平而沒接，可能會導(dǎo)致元件的工作不穩(wěn)定。3。在實際聯(lián)電路時，會出現(xiàn)接觸不好等情況.這是由于面包板的質(zhì)量和連線時線頭裸露部分沒有完好的接觸面包板的銅片造成的。這時只能用萬用表測量各個接頭的電壓來判斷是否是接觸不好。4.應(yīng)該注意發(fā)光二極管應(yīng)接上行或下行電阻來保護他的電壓不致過大而損壞二極管.數(shù)碼管也要通過電阻接地,防止將數(shù)碼管燒壞.5.應(yīng)注意每個元器件的工作原理和工作功能，以及中規(guī)模邏輯器件的管腳圖，以免因此而造成不必要的過失.6。連接電路時，先連接脈沖發(fā)生電路，并檢測其是否正常工。555脈沖輸出電路不能輸出脈沖時，檢查的方法是看電容和電阻接觸是否好。7．?dāng)?shù)碼管和7448連接有問題，不能對應(yīng)顯示，解決的方法是判斷每根線的連接是通的不。8．計數(shù)器的工作不正常，低位計數(shù)而高位不計，原因兩塊161的級聯(lián)出問題，檢查高位片的控制端是否正常。9．7475不能鎖定，檢查ENABLE端的電壓是低電平不，逐級排查直到找出問題所在。10．連電路時，有的芯片可能是壞的，有的面包板也可能有問題,這要用萬用表進行檢測其連通性。七、分析總結(jié)：通過兩周的實習(xí)，基本上達到了實驗的目的，對數(shù)字電路基本知識更加熟悉，培養(yǎng)了獨立分析問題和解決問題的能力,對各個元器件也有了更深入的了解。剛開始設(shè)計電路時覺得一點頭緒也沒有，只是覺得很難。不過在老師的指導(dǎo)下,我通過查資料,請教同學(xué)，在第一周內(nèi)完成了電路的設(shè)計,并進行了仿真.第二周連接電路，這也不是一件容易的事，我連的電路問題很多，有的是因為線接觸不好,有的是因為芯片壞了,反正經(jīng)過我的努力和向老師同學(xué)請教，問題都被解決了.看著自己努力連接成功的電路，覺得好高興.不過也正是這次實驗讓我明白了理論與實踐之間的差異。我設(shè)計的電路在電路仿真中完全正確，可是當(dāng)我接好電路后，它卻和我預(yù)期的相差很多.這也使得我的動手能力得到了提高。在設(shè)計電路時，設(shè)計的電路應(yīng)盡可能的簡單。然后用萬用表檢查面包板及各芯片是否正常，不正常就趕快換。接電路的時候，按模塊接,先逐塊連好，同時逐塊檢查是否正常，一塊連好后再連下一塊。連線時布局是很重要的，芯片的位置也很有講究，連線時應(yīng)盡量把所有芯片的位置分開，便于布線。不然的話，芯片之間的距離太窄,容易造成別的線無法過去。連線時應(yīng)盡量讓所有的線都貼著面包板，不要讓線交叉，這樣當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路有問題時就比較好改.這次課程設(shè)計對于我來說收獲很大。我是一個只注重理論不注重實踐的人。通過本次實驗,我認(rèn)識到了實踐的重要，也提高了我的實際動手能力.我們要學(xué)會把理論聯(lián)系實際,而這次課程設(shè)計就是一個很好的機會,不僅能提高我們的理論知識，而且也培養(yǎng)了我們的實際動手能力.盡管在中間遇到很多問題,我的設(shè)計最后在老師的檢查下發(fā)現(xiàn)了自己存在的問題，是因為自己想的太簡單,沒有認(rèn)真思考.但是經(jīng)過老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，使得這次實驗?zāi)茼樌瓿?而且在討論中我們也學(xué)到了很多知識，而且也對也前的知識做了一個很好的回顧。在這次實驗中，我體會到在進行一個綜合性的硬件設(shè)計時，要全面考慮問題，比如想用其他信號來控制一個信號，就要考慮到和這個信號直接或間接關(guān)系的信號，必須是最重要相關(guān)的信號，然后用真值表來解決他們的關(guān)系，通過門電路來實現(xiàn)。下來就是在實際動手連接電路時的問題，由于種種客觀方面的原因，導(dǎo)致理想和現(xiàn)實相差太遠(yuǎn)，輸入電路不可以懸空，懸空并不是高電平，芯片上有接電源和接地的懸空是高電平,但這個高電平并不是，有時候它不是怎么高，這樣地話，就會對后面地時序電路產(chǎn)生影響.在通過這兩個禮拜地設(shè)計實習(xí),讓我真正理解了書本上知識,也讓我知道我們課本上的知識在實際中怎么應(yīng)用，理論聯(lián)系實踐，相互關(guān)系。通過此次設(shè)計,我對理論知識的學(xué)習(xí)有了很大的興趣，現(xiàn)在我可以主動的去學(xué)習(xí),我明白自己該學(xué)習(xí)那個方面，重點是什么?我也掌握的了在理論中遇到問題，應(yīng)該怎樣去解決，在實際中遇到迷團應(yīng)該怎樣去檢查調(diào)試。最后，我非常感謝每天一直在實驗室指到我們的老師。因為是他們使我在這次設(shè)計中受益非淺。八、參考文獻：1.高書莉《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計-數(shù)字電路課程設(shè)計指南》北京郵電學(xué)院出版社2。畢滿清《電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計》機械工業(yè)出版社3陳汝全《電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊》機械工業(yè)出版社4高海生《最新電子元氣件應(yīng)用手冊》科學(xué)技術(shù)出版社5。王毓銀《數(shù)字電路邏輯設(shè)計》高等教育出版社西安郵電學(xué)院計算機系電子設(shè)計過程考核表學(xué)生姓名班級/學(xué)號承擔(dān)任務(wù)實驗室（單位)電子技術(shù)教研室所在部門電信系實施時間具體內(nèi)容第一周了解實驗內(nèi)容和要求，根據(jù)實驗要求設(shè)計實驗電路，畫出電路圖,并對原理圖進行仿真，領(lǐng)取所需的實驗器材第二周連接電路，確定電路可以實現(xiàn)所要求的功能后，讓老師檢查，通過檢查后撰寫實驗報告指導(dǎo)教師（師傅)姓名職務(wù)或職稱指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生的評價學(xué)習(xí)態(tài)度□認(rèn)真□一般□不認(rèn)真學(xué)習(xí)紀(jì)律□全勤□偶爾缺勤□經(jīng)常缺勤實踐能力□很強□一般□較差指導(dǎo)教師(師傅）對學(xué)生專業(yè)知識或社會實踐能力等情況的意見指導(dǎo)教師（師傅）簽字年月日西安郵電學(xué)院計算機系電子設(shè)計成績鑒定表學(xué)生姓名班級/學(xué)號進行時間成績鑒定學(xué)習(xí)內(nèi)容(20分）與教學(xué)任務(wù)計劃結(jié)合程度