1、天津職業(yè)學院八路搶答器電路設計報告學院：電子信息工程學院專業(yè)：應用電子技術:類電子1類姓名吳德帥：教官：李信2014年6月30日一，課程設計的內(nèi)容設計一個8位數(shù)的應答器。二，課程設計要求和數(shù)據(jù)設計要求包括：1.響應者可以同時被8個玩家或8個團隊使用，分別由8個按鈕S0 S7表示。2.設置系統(tǒng)清零和應答控制開關S，由主機控制。3.應答器具有鎖存和顯示功能。也就是說，玩家按下按鈕，鎖定相應的號碼，并保留優(yōu)先玩家的號碼，直到主機清空系統(tǒng)。4.應答器具有定時應答的功能，并且一次應答的時間由主機設置(例如，30秒)。當主機啟動“start”鍵時，計時器倒計時。5.參賽者在設定的時間內(nèi)先回答，先回答有效，

2、計時器停止工作，玩家的號碼和先回答時間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。6.如果時間到了，沒有人先回答，答案就是無效的。系統(tǒng)首先通過指示燈報警并禁止回答，00顯示在定時顯示器上。第三，課程設計中應完成的工作1.利用各種電子設備設計8位數(shù)字應答器；2.用DE2板驗證設計電路；3.總結(jié)電路設計結(jié)果并撰寫課程設計報告。四、應收集的資料和主要參考文獻1陳永普。數(shù)字電路基礎與快速繪圖M。人民郵電出版社，2006。275-277。2侯建軍。數(shù)字電路實驗集成教程M。北京清華大學出版社，2005。773范文炳。數(shù)字電子技術基金會。北京清華大學出版社，2008。1設計任務的目的和要求1.1設計目的通過

3、課程設計，我們對數(shù)字邏輯的基本內(nèi)容有了更好的理解，尤其是時序邏輯電路的設計。能夠?qū)嵺`和操作上學期學到的數(shù)字邏輯理論知識。在提高動手能力的同時，我們對常用的集成芯片有了一定的了解，對電路設計也有了感性認識。此外，電路設計中也存在問題，獨立思考有利于提高解決問題的能力。經(jīng)過課程設計，我對數(shù)字邏輯電路設計的一般方法和遇到困難時如何排除問題有了更好的理解。1.2設計要求我選擇的課程任務是設計一個8位數(shù)的應答器。設計要求包括：1.響應者可以同時被8個玩家或8個團隊使用，分別由8個按鈕S0 S7表示。2.設置系統(tǒng)清零和應答控制開關S，由主機控制。3.應答器具有鎖存和顯示功能。也就是說，玩家按下按鈕，鎖定相

4、應的號碼，并保留優(yōu)先玩家的號碼，直到主機清空系統(tǒng)。4.應答器具有定時應答的功能，并且一次應答的時間由主機設置(例如，30秒)。當主機啟動“start”鍵時，計時器倒計時。5.參賽者在設定的時間內(nèi)先回答，先回答有效，計時器停止工作，玩家的號碼和先回答時間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。6.如果時間到了，沒有人先回答，答案就是無效的。系統(tǒng)首先通過指示燈報警并禁止回答，00顯示在定時顯示器上。2工作原理和設計方案回答裝置是為參賽者設計的優(yōu)先判斷電路，讓他們先回答問題。參賽者可以分成幾組。當先回答問題時，各組應在最短的時間內(nèi)判斷主持人提出的問題，并按下第一個回答按鈕回答問題。當?shù)谝粋€人按下

5、按鍵時，該組的號碼顯示在顯示器上，并且電路阻止其他組的按鍵，使它們無效。回答完問題后，由主持人們將恢復所有的鑰匙，并重新開始下一輪回答問題。應答器具有定期應答的功能，并且一次應答的時間可以由主機設置(例如，30秒)。當主機啟動“start”鍵時，計時器倒計時。參賽者在設定的時間內(nèi)獲得第一個答案，第一個答案有效，計時器停止工作，玩家的號碼和第一個答案時間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。如果時間到了，沒有人先回答，答案就是無效的。系統(tǒng)通過指示燈發(fā)出警報，首先禁止回答，時間顯示器上顯示00。因此，要完成應答器的邏輯功能，該電路至少應包括輸入開關、數(shù)字顯示器、判別組控制和組號鎖存器。2.1

6、原理框圖圖1原理框圖2.2設計理念1.應答者為8名參賽者，分別由8個按鈕S0 S7代表。該功能只需通過引腳分配將按鈕分配給實驗版的撥動開關SW0至SW7，使每個玩家在撥動開關后都能產(chǎn)生相應的信號。不同玩家通過撥號按鍵發(fā)送的信號由74LS148編碼器編碼，編碼后的輸出信號在下一步解碼并鎖存。2.設置系統(tǒng)清零和應答控制開關S，由主機控制。首先，通過引腳分配將開關s分配給相應的撥動開關，即開關SW16。該開關連接到相應的線路，該線路通過與非門與其它信號相連，從而實現(xiàn)清零功能。3.應答器具有鎖存和顯示功能。也就是說，玩家按下按鈕，鎖定相應的號碼，并保留優(yōu)先玩家的號碼，直到主機清空系統(tǒng)。74LS373具

7、有鎖存功能，一個玩家按下按鈕就可以鎖存，其他玩家不能先回答。當相應的數(shù)字被鎖存時，因為編碼器被編程為從0到7，如果0號玩家首先回答，它可能會引起與復位的混淆，所以應該添加一個加法器來將編碼器從0到7加1。加法器是74LS83，因此從1到8的數(shù)字可以顯示在下面的74LS47解碼器上。4.應答器具有定時應答的功能，并且一次應答的時間由主機設置(例如，30秒)。當主機啟動“start”鍵時，計時器倒計時。74LS192具有減法功能，使用74LS192可以自動減去設定時間。它只需要給出74LS192秒的脈沖。同時，74LS192與74LS47結(jié)合可以顯示設定的回答時間和玩家回答時間。5.參賽者在設定的

8、時間內(nèi)先回答，先回答有效，計時器停止工作，玩家的號碼和先回答時間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。玩家先回答，然后通過編碼器、鎖存器、加法器和解碼器顯示出來。當一個玩家的回答有效時，可以通過將74LS148編碼器的GSN端口連接到控制清零端的與非門來禁止回答其他玩家。同時，玩家的號碼會顯示在數(shù)碼管上。同時，74LS192的脈沖可以通過74LS148編碼器的GSN端口停止，從而停止脈沖，達到顯示應答時間的效果。6.如果時間到了，沒有人先回答，答案就是無效的。系統(tǒng)首先通過指示燈報警并禁止回答，00顯示在定時顯示器上。當時間到時，減法器74LS192的10位的LDN端口發(fā)出一個高電平，一個

9、顯示燈連接到這個端口作為報警。同時，減法器74LS192的10位BON端口將發(fā)出低電平，該低電平可連接到脈沖以停止脈沖。數(shù)碼管顯示00。2.3設計流程圖圖2流程圖2.4設計方案整個電路可以分為兩部分，一部分是緊急應答電路，另一部分是定時和報警電路。1.答答部分：答答裝置供8名選手參賽，分別由8個按鈕S0 S7代表。通過引腳分配，按鈕被分配為在實驗版本上切換SW0至SW7，使得每個玩家在切換開關后可以產(chǎn)生相應的信號。不同玩家通過撥號按鍵發(fā)送的信號由74LS148編碼器編碼，編碼后的輸出信號在下一步解碼并鎖存。設置系統(tǒng)清零和應答控制開關S，由主機控制。通過引腳分配將開關s分配給相應的撥動開關SW1

10、6。該開關連接到相應的線路，該線路通過與非門與其它信號相連，從而實現(xiàn)清零功能。應答器具有鎖存和顯示功能。也就是說，玩家按下按鈕，鎖定相應的號碼，并保留優(yōu)先玩家的號碼，直到主機清空系統(tǒng)。74LS373具有鎖存功能，一個玩家按下按鈕后可以鎖存，其他玩家不能在另一個玩家先回答后再回答。當相應的數(shù)字被鎖存時，因為編碼器被編程為從0到7，如果0號玩家首先回答，它可能會引起與復位的混淆，所以應該添加一個加法器來將編碼器從0到7加1。加法器使用74LS83。加1后，從1到8的數(shù)字可以顯示在數(shù)碼管上。2.定時問答功能和報警部分：一個問答的時間由主機設置(例如，30秒)。當主機啟動“start”鍵時，計時器倒計

11、時。74LS192具有減法功能，使用74LS192可以自動減去設定時間。74LS192工作時需要給定的第二個脈沖。同時，74LS192與74LS47結(jié)合可以顯示設定的回答時間和玩家回答時間。參賽者在設定的時間內(nèi)獲得第一個答案，第一個答案有效，計時器停止工作，玩家的號碼和第一個答案時間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清空系統(tǒng)。玩家先回答，然后通過編碼器、鎖存器、加法器和解碼器顯示出來。當一個玩家的回答有效時，可以通過將74LS148編碼器的GSN端口連接到控制清零端的與非門來禁止回答其他玩家。同時，玩家的號碼會顯示在數(shù)碼管上。同時，74LS192的脈沖可以通過74LS148編碼器的GSN端口停

12、止，從而停止脈沖，達到顯示應答時間的效果。如果時間到了，沒有人先回答，答案就是無效的。系統(tǒng)通過指示燈發(fā)出警報，并首先禁止回答。時間顯示顯示00。當時間到時，減法器74LS192的10位的LDN端口發(fā)出一個高電平，一個顯示燈連接到這個端口作為報警。同時，減法器74LS192的10位BON端口將發(fā)出一個低電平，該低電平可以連接到脈沖，以阻止脈沖被發(fā)送到加法器，因此數(shù)碼管顯示00。三單元電路的設計與實現(xiàn)整個電路分為五個部分：編碼單元、鎖存單元、加法器單元、緊急響應時間設置單元和解碼單元。3.1編碼單位玩家按下按鈕后，就會發(fā)出相應的信號。74LS148用于對信號進行編碼，優(yōu)先級確定器由74LS148集

13、成優(yōu)先級編碼器組成。編碼器有八個信號輸入端、三個二進制碼輸出端、一個輸入使能端ei、一個輸出使能端EO和一個優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標志GS。菜單如表5.24.1所示。從功能表中可以看出，當EI=0 時，編碼器工作，當EI=1 時，無論八個輸入端的狀態(tài)如何，輸出端為 1 ，GS端和EO端為 1 ，編碼器處于非工作狀態(tài)，稱為輸入低電平有效。圖3優(yōu)先級編碼器74LS148的功能表投入產(chǎn)出。EI I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7A2 A1 A0一般事務11 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 00 00 0 0 0 10 0 10 0 1 0 10 0 1 10 1

14、 0 0 10 0 1 1 10 1 1 0 10 0 1 1 1 11 0 0 0 10 0 1 1 1 1 11 0 1 0 10 0 1 1 1 1 1 11 1 0 0 10 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1(表中顯示了任何狀態(tài))由74LS148集成優(yōu)先級編碼器組成的優(yōu)先級確定器如圖所示。當按下緊急開關S1-S7中的一個時，編碼器輸出對應于相應鍵的二進制代碼，并且低電平有效。編碼器輸出AO A2和工作狀態(tài)標志GS作為鎖存電路的輸入信號，輸入使能端EI應與鎖存電路的Q0端相連，以便在EI端為“1”時鎖定編碼器輸入電路，使其它輸入開關不起作用。具體實現(xiàn)電路如下：圖4編碼單元

15、3.2閂鎖單元74LS373菜單：電能質(zhì)量L H H HL H L LL L X Q上表為74LS373真值表，其中：L低電平；H高液位；X非穩(wěn)態(tài)；Q0在穩(wěn)定狀態(tài)前建立質(zhì)量等級；G輸入端子，與8031ALE相連。高級：不受阻礙。低電平：閉鎖。OE的使能端子接地。當g=1 時，74LS373的輸出端子1q-8q與輸入端子1d-8d相同。當g為下降沿時，輸入數(shù)據(jù)被鎖存。根據(jù)實驗要求，編碼器只有三路輸入，所以只使用Q1到Q3，Q4連接到74LS148的GSN，然后通過與非門連接到74LS373的輸出D4，然后輸入到74LS373的G端口。從而達到閉鎖的目的。具體電路圖是：圖5閂鎖單元3.3加法器單元由于玩家輸入0到7，他們應該在每個數(shù)字上加1，讓數(shù)碼管顯示1到8，所以應該使用加法器。加法器的真值表是：A1A3B1B3A2A4B2B4| S1S3S2S4C2C4| S1S3S2S4C2C4左左左|左左|右左左左左|右左|右左左左左|右左|右左H H L L | L H L | H H L左左右|左右|右左H L H L | H H L | L L HL H H L | H H L | L L高高低|低高|