数电课程设计报告--四输入抢答器的设计与制作

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1、 第 页 1 数字电路课程设计报告数字电路课程设计报告 一、一、 实验题目实验题目 四输入抢答器的设计与制作 二、二、 实验目的实验目的 1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会 使用其进行电路设计。 3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问 题。 4. 通过理论与实践相结合， 培养认真严谨的工作作风和实事求是 的工作态度。 三、三、 实验要求及用途实验要求及用途 （一）四输入抢答器的制作要求 1. 在发放器件之前自行设计一个电路原理图； 2. 对照电路原理图，了解工作原理、图上的专用符号，并对照所 给

2、器件，最后找出所有需要的对应器件； 3. 按电路图安装好电路； 4. 检查电路，确认无误后通电检测，若有问题则继续调试。 5. 调试完成通电后，能达到设计要求。 第 页 2 （二）抢答器的制作用途 智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答 场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。早 期的抢答器只是由几个三极管、可控硅、发光管等器件组成的， 能通过发光管的指示辩认出选手号码。实现抢答器功能的方式有 多种，可以采用模拟电路、数字电路或模拟混合电路，可以实现 多路抢答的功能。现介绍的是用数字电路设计的四路抢答器，以 74LS20 为核心，具有反应快、功能齐全、实用性强的特点

3、。 四、四、 实验器件与工具实验器件与工具 （一）所需元件 直流稳压电源 5V 直流电源 万用表 一块 5.1K 电阻 4 个 510 电阻 8 个 74LS20 两片 按钮开关 4 个 发光二极管 4 只 面包板 一块 导线 若干 （二）安装所需工具 剪钳等。 第 页 3 五、五、 实验设计原理实验设计原理 （一）电路原理图如下： 图 1 电路原理设计图 （二）制作原理如下： 用基本门电路构成简易型四人抢答器。A、B、C、D 为抢答操 作开关。任何一个人先将某一开关按下且保持闭合状态，则与其 对应的发光二极管（指示灯）被点亮，表示此人抢答成功；而紧 随其后的其他开关再被按下，与其对应的发光二

4、极管则不亮。 初始状态（无开关按下）a、b、c、d 端均为低电平，各与非 门的输出端为高电平，因此全部发光二极管不亮。当某一开关被 按下后（如开关 A 被按下） ，则与其连接的与非门的输入端变为高 电平，这样该与非门的所有输入端均为高电平，根据与非关系输 出端则为低电平，从而点亮发光二极管。由于该与非门输出端与 其他 3 个与非门的输入端相连，它输出的低电平维持其他 3 个与 非门输出高电平。因此其他发光二极管都不亮。 第 页 4 74LS20 的逻辑引脚图与功能表如下： 图 2 74LS20 的逻辑引脚图 1. 第一组：1A、2B、1C、1D 输入 1Y 输出 2. 第二组：2A、2B、2C

5、、2D 输入 2Y 输出 3. NC 空脚 4. GND 接地端 5. VCC 接电源端 A B C D Y 1 1 1 1 0 0 X X X 1 X 0 X X 1 第 页 5 X X 0 X 1 X X X 0 1 表 1 74LS20 功能表 74LS20 是一个双 4 输人与非门，即在一个集成块内含有两个 互相独立的与非门,每个与非门有 4 个输入端。 74LS20 在本电路中 只运用了一个输出和四输入，其它端子未能全总使用，根据闲置 输入端的要求连接，以不改变电路逻辑状态及工作稳定的原则， 若输入端口为“与”逻辑关系时，多余的输入端可以悬空（但不 能带开路长线）通过个 110K的电

6、阻接电源正极，在前级驱动 能力允许时，也可以并接到一个已被使用的高输入端上。输出端 不允许直接电源或直接接地，否则可能使输出级的管子因电流过 大而损坏，输出端可通过上拉电阻与电源正极相连，使输出高电 平提升。 六、六、 抢答器抢答器的制作的制作 1.在面包板上插接电路，通电前要认真检查线路。注意：IC 芯片 电源的正、负端连接是否正确；电源连线是否反接；电路板各管 脚之间是否短路，待检查无误后方可通电。 2.通电后，分别按下 A、B、C、D 各键，观察对应指示灯是否点亮。 3.当其中某一指示灯点亮时，再按其他键，观察其他指示灯的变 化。 4.在进行（1） 、 （2）操作步骤时，分别测试 IC 芯片输入、输出管 第 页 6 脚的电平变化，A、B、C、D 表示按键开关，”表示开关动作无 效； L1、 L2、 L3、 L4 表示 4 个指示灯。 按键闭合或指示灯亮用“1” 表示，开关断开或指示灯灭用“0”表示。 5.当发现接通后，电路不