课题名称：数字电子技术
所在院系：电气工程系
班级：093353班
学号：37
姓名：肖龙
指导老师：邓春丽、王文平
时间：2010(12.27-12.31)
数字电子课程设计任务书
教研室主任签字：年月日
目录
设计任务与要求 (3)
总体方案设计 (3)
部分电路工作原理 (3)
总体电路设计 (4)
实验器材清单 (7)
总结 (8)
参考文献 (8)
一、设计任务与要求
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，并在LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。
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。
4、参赛选手在进行抢答时，显示器上显示选手的编号，并保持到主持人将系统清除为止。
二、总体方案设计与论证
如图所示为总体方框图。
其工作原理为：
1、接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于静止状态，编号显示器和指示灯灭，等主持人将开关置“开始”位置后，抢答器处于等候状态，此时额可以进行抢答。
2、抢答器完成，优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上，并且扬声器提示。
3、如果再次抢答必须由主持人操作“清除”和“开始”状态的开关，即需要主持人清零。
三、部分电路工作原理
1、开关阵列电路
该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S0—S7的代号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，即抢答着的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）。
开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。
2、触发锁存电路
当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息。
同时为了防止其它开关随后触发而产生紊乱，让最先产生的输出电平返回来将触发锁存器的电路锁定。
若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到了优先判断的效果。
3、数码显示器
数码管通常有发光二极管（LED ）数码管和液晶
（LCD ）数码管。
本设计提供的为LED 数码管，如右图
所示。
它显示最先抢答者的相应的代号，方便主持人宣布最先
抢答者。
四、总体电路设计
抢答器电路如图所示。
该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。
工作过程：开关S 置于“清除”端时，RS 触发器的R 端均为0，5个触发器输出置0，使74LS148的ST ＝0，使之处于工作状态。
当开关S 置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出
210010Y Y Y =,0EX Y =,经RS 锁存后,2Q=1,1BI =,74LS48处于工作状态，
5Q4Q3Q=101，且1Q=0，则经译码显示为“5”。
此外，2Q ＝１，使74LS148的ST ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时，74LS148的
1EX Y =此时由于仍有2Q ＝１，使ST ＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保
不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。
如有再次抢答需由主持人将S 开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。
若按下S0，经RS 锁存器后，1Q=1，74LS148的输出
210111Y Y Y =,0EX Y =,经
RS 锁存后,2Q=1,1BI =,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=000，且1Q=1,所以经译码显示为“8”。
保证抢答者的优先性与上述类似。
①、优先判决器
优先判决器主要是由74LS148集成优先编码器等组成。
该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端，选通输入端ST ，选通输出端S Y 和扩展端EX Y 。
其功能表如表2所示。
从功能表中可以看出当ST ＝“0”时，编码器工作，而当ST ＝“1”时，则不论8个输入端为何种状态，输出端均为“1”，且S Y 端和EX Y 端为“1”，编码器处于非工作状态,这种情况被称为输入低电平有效。
优先编码器74LS148功能表
②、锁存器
SR 锁存器是该设计中保证多个开关先后触发而不发生紊乱的重要部分。
用与非门组成的SR 锁存器的特性表
'D S 'D R
Q
*Q
1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0
1
1
③、译码器
设计中选用的译码器型号是CD4511，其引脚排列如图所示，其中
3
A 、
2
A 、
1
A 、
A — BCD 码输入端，
a
Y 、
b
Y 、
c
Y 、
d
Y 、
e
Y 、
f
Y 、
g
Y — 译码输出端，输
出“1”有效，用来驱动共阴极LED 数码管。
LT — 测灯输入端，LT ＝“0”时，译码输出全为“1”，数码管七段同时电
亮，以检查数码管各段能否正常发光。
在A=B=C=D=0时，而且 RBI =0时，
表示译码器把不希望显示的零熄灭了。
RBI—熄零输入端。
用来熄灭不希望显示的零。
CD4511的引脚排列图
④、数码显示器
LED数码管是目前最常用的数字显示器，它分为共阴管和共阳管。
在此只对共阴管作介绍，其电路和出线形式的引出脚如图7所示。
一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。
小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。
LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。
LED数码管
五、实验器材清单
1、数字实验箱
2、集成块74LS148 1片，74LS00 2片，CD4511 1片。
3、10kΩ电阻1只
4、万用表1 块
六、总结
通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，就像人们常说的温故而知新嘛，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。
这次课程设计的电路是比较复杂的。
虽然以前在模电课程设计中接触过一些电子电路，但在初期还是感到无从下手。
在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在通多次对电路的改进，上机仿真以及接线调试，终于使整个电路可稳定工作。
设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。
设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。
因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。
在此要感谢我的指导老师，在整个设计过程中我懂得了许多东西，而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。
在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。
七、参考文献
1、《数字电子技术》主编：龙治红、谭本军
2、《电子技术基础实验》第二版主编：陈大钦。