西安翻译学院课程设计报告院系：西安翻译学院信息工程学院课程名称：数字电子技术设计题目：智力竞赛抢答器专业：通信技术班级：学号：姓名：指导教师：设计时间： 2010.12.5—2010.12.24二○一○年十二月二十日课程设计任务书设计题目八路智力竞赛抢答器学生姓名专业通信技术班级设计要求：1．8人参赛每人一个按钮，选手每人一个抢答按钮,按钮编号与选手编号相同.2、主持人有控制开关，可以手动清零。
；2．抢答器具有优先；3．有人抢答时，喇叭响两秒钟；4．答题时限为10秒钟，从有人抢答开始，用数码管倒计时间，0、9、8…1、0；倒计时到0的时候，喇叭发出两秒声响。
学生应完成的工作：1.按照要求做出总体设计方案，并写出流程图2.根据系统流程图，进行在线仿真，并验证程序的正确性3. 依照仿真结果完成课程设计的主体部分4. 依据课程设计要求完成课程设计任务书参考文献阅读：[1]《电工电子基本技能实训》北京大学出版社2006-06[2] 王建新、姜萍主编《电子线路实践教程》科学出版社2005-05。
[3] 何书森《实用数字电路原理与设计速成》福建科学技术出版社2006-06工作计划：12.5 ——12.13 与组员讨论分析设计任务，提出总体设计方案（设计方法、程序流程图），并向指导老师说明；12.14 ——12.20 确定方案，分析数据，设计实验，进行仿真，搭实际电路；12.21 ——12.24 完成设计报告。
任务下达日期：2010 年12 月 5 日任务完成日期：2010 年12 月26日指导教师（签名）：学生（签名）：目录1.智力竞赛抢答器设计目的 (3)2.智力竞赛抢答器的设计内容和要求 (3)2.1设计内容 (3)2.2设计要求 (3)3.课程设计报告内容 (4)3.1 总体设计方案 (4)3.2 给定器件 (6)3.4故障分析与电路改进 (7)3.5部分重要原件引脚图及其功能表 (8)4.总结 (9)5、参考资料 (9)1.智力竞赛抢答器设计目的1、结合所学的数字电路的理论知识来完成数字电路课程设计。
2、在数字电路的课程设计中，熟悉数字电路的逻辑设计过程以及集成555的使用。
3、学会利用仿真软件设计电路。
2.智力竞赛抢答器的设计内容和要求2.1设计内容⒈设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
⒉给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
⒊抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示。
此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
4.用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图和总体逻辑框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以及写出设计总结报告2.2设计要求1．8人参赛每人一个按钮，选手每人一个抢答按钮,按钮编号与选手编号相同.2、主持人有控制开关，可以手动清零。
；2．抢答器具有优先选择权,但先摁的为先；3．有人抢答时，喇叭响两秒钟；4．答题时限为10秒钟，从有人抢答开始，用数码管倒计时间，0、9、8…1、0；倒计时到0的时候，喇叭发出两秒声响。
3.课程设计报告内容3.1 总体设计方案路设计电方框图如图1, 设计电路如图2所示。
电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。
该电路主要完成两个功能：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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。
图一:图2工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的 R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端（图中5号端）＝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，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，CTR=1,RBO(图中4端) =1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外，CTR ＝１，使74LS148 优先编码工作标志端（图中5号端）＝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的此时由于仍为CTR＝１，使优先编码工作标志端（图中5号端）＝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“清除”然后再进行下一轮抢答。
74LS148为8线－3线优先编码器，表1为其功能表。
74LS148功能表:表一:3.2 给定器件1、5V稳压电源。
2、集成电路74LS148 2片，74LS279 2片，74LS48 4片。
3、电阻 510Ω 2只，1KΩ 2只，100kΩ 2只，10kΩ 12只， 15kΩ 2只， 68k Ω 2只。
4、电容 0.1uF 5只，10uf 5只，100uf 2只。
5、三极管 3DG12 1只。
6、其它：发光二极管2只3.3 调试在通电之前必须对照原理图对线路进行详细的检查，这是非常重要的一点，如果有连接错误的地方须及时纠正。
调试可以分为两大步进行：1、分块调试将整个电路划分为抢答电路和计时电路两大块，先测试抢答电路，开关处于清除端，通电后代表选手编号的显示器是灭的，然后将开关拨向开始抢答，显示器仍是灭的，闭合代表选手的其中一个开关，显示器显示选手编号，断开此开关再闭合其他任意开关，显示器仍显示刚才的数字则表明抢答电路正常；通电后代表计时的两个显示器显示预置的时间20，开关从清除端拨向开始，然后显示器开始倒计时，当时间显示为00时停止计时则计时器正常。
2、整机联调将整个电路连接好，接通电源，能达到预期的功能则表示整机工作正常，如果未能达到，则仍需进行检查调试。
3.4故障分析与电路改进1．显示器上不显示数字，我们从后级往前级进行测试，首先用1.5～2V的电压作用各个笔段,看对应各笔段是否亮,判断是否完好。
若完好则继续检测74ls148芯片是否完好。
在74ls148的A、B、C、D四个输入端随意输入一组二进制数码（用高低电平表示1和0，此处注意要用到8V以上的电源电压），看是否能显示数字。
无显示的故障一般问题出在这两个环节。
2．若显示器上显示的是不符合要求的数字，在设计原理正确的前提下，首先通过测试判断74ls148的输出a～g与LED管的a～g笔段是否连接有错。
其方法是74ls148的输出a～g分别按规律输入高低电平，观察LED管是否显示相应的数字。
如果这个环节正常，则问题在二极管编码电路，再逐一进行检查。
3．如果不能锁存，或是锁存不了1和7，则问题在锁存电路，应该从原理上进行分析。
锁存电路的设计原理是：启用74LS279的锁存功能端LE，高电平有效，即输入高电平时执行锁存功能。
锁存器应能锁定第一个抢答信号，并拒绝后面抢答信号的干扰。
如何设计呢，我们对0～9十个数字的显示笔段进行分析，只有0数字的d笔段亮与g笔段灭，其它数字至少有一点不成立。
由此可以区分0与其它数字。
我们将LED管的a笔段与g笔段的输入信号反馈到锁存电路，通过锁存电路控制锁存端LE输入为0或1（锁存与否）。
当LED显示器显示为0时，LE=0，CD4511译码芯片不锁存；当LED显示器显示其它数字时，LE=1，芯片锁存。
这样只要显示器上显示为0，74ls148译码芯片才不锁定，显示其它数字均锁存。
所以只要有选手按了按键，显示器上一定是显示1～8的数字，LE=1芯片锁存，之后任何其他选手再按下按键均不起作用。
例如SB1键先按下，显示器上显示1，LE=1芯片锁存，其他选手再按SB2～SB8，显示器上仍显示1，SB1按下之后的任一按键信号均不显示。
直到主持人按清零键SB9，显示器上又显示0，LE=0，锁存功能解除，又开始新一轮的抢答。
若所有的数字都不能锁存，说明不管LED显示什么数字，74ls148管脚的5脚输入为电平，可能是5脚与地短接或者是锁存电路的两个二极管VD13和VD14断开等故障；若只有1和7两个数字不显示则可以分析一下其原因：显示1和7数字时g段不亮，74ls148的g输出端为低电平，VD14截止，而b段亮d段不亮本应该三极管VT截止而使VT13导通，产生高电平（锁存信号）给LE，现在不能锁存说明VD13截止，推断是三极管击穿损坏。
4. 在测试的过程中我们一定要注意，高低电平的测试电压数值要针对不同的电路而选取不同的数值。
比如，针对LED管，高电平只能用1.5～2V,3.5部分重要原件引脚图及其功能表管脚图74LS148功能表见表一(如上图)：74LS279引脚图及功能表:4.总结通过两周的课程设计，使我对数字电路有了更深的了解，在设计竞赛抢答器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件（如：与非门，74LS148优先编码器和LED显像管等）及原理有了更深刻的认识，既增强了我的理解能力,也使我能更好的运用所学的知识。
开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也不是很了解，但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解及帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。
两周的锻炼, ,我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼,但一路走来，我却收获了知识，收获了希望和努力后的成果。
在此我要感谢老师的谆谆教导和同学们的帮助，我相信这几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发,我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际,证明自己的能力。
5、参考资料参考文献阅读:[1] 《电工电子基本技能实训》北京大学出版社 2006-06[2] 王建新、姜萍主编《电子线路实践教程》科学出版社。
2002-05[3] 何书森《实用数字电路原理与设计速成》福建科学技术出版社 2006-06指导教师评语成绩：指导教师签字：年月日院系意见：负责人签字：年月日。