電子技術課程設計---比賽用換人電子顯示板的設計

1、<p>　　比賽用換人電子顯示板的設計</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 院： 電氣工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　學 號： </p><p>　

2、　指導教師： </p><p><b>　　2011年 月</b></p><p>　　電氣工程學院課程設計評審表</p><p><b>　　目錄 </b></p><p>　　1 設計任務與要求………………………………………………………………………………

3、……… 2</p><p>　　1.1 基本功能……………………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.2 擴展功能……………………………………………………………………………………………2</p><p>　　2 比賽用換人電子顯示板的設計原理……………………………………………………………………2</p>&l

4、t;p>　　2.1 優(yōu)先編碼電路的工作原理…………………………………………………………………………2</p><p>　　2.2 鎖存器的工作原理…………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.3 譯碼電路與顯示電路的工作原理…………………………………………………………………4</p><p>　　3 電路設計…………

5、………………………………………………………………………………………5</p><p>　　3.1 顯示電路的設計……………………………………………………………………………………5</p><p>　　3.2 整機電路的設計……………………………………………………………………………………5</p><p>　　4 設計體會……………………………………………………………

6、……………………………………8</p><p>　　參考資料……………………………………………………………………………………………………8</p><p>　　比賽用換人電子顯示板的設計</p><p><b>　　1 設計任務與要求</b></p><p><b>　　1.1 基本功能</b>&l

7、t;/p><p>　?、僭O計一個比賽用換人電子顯示板，可同時供9個數(shù)字按鍵，其編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，按下相應的鍵會顯示相應的數(shù)字。</p><p>　?、诮o比賽裁判設置一個控制開關，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和換人，還有另外五個個開關是為了防止被換下的人時兩位數(shù)的編號而用的，可以同時是兩個顯示板顯示。</p><p>　　③顯示

8、板的設計具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能。換人時，若有要按下按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示選手的編號， 此外．要封鎖輸人電路，禁止輸入其它數(shù)字鍵的影響，并將該顯示的編碼清零為止。</p><p><b>　　1.2 擴展功能</b></p><p>　　①顯示板具有定顯示數(shù)字的功能，且能夠顯示兩位數(shù)，當被換下的球員編號為12時也可以顯示，所以設計過程中會選用兩個顯示

9、電路，以便能夠更加完善。</p><p>　　②當顯示了被換下球員的編號時可以將顯示版清零，以便顯示被換上球員的編號。</p><p>　　2 比賽用換人電子顯示板的設計原理</p><p>　　比賽用換人電子顯示板的總體框圖如圖1所示，主體電路完成基本的顯示和清零，即換人開始后，當輸入球員的編號對應的數(shù)字鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其它數(shù)字鍵不

10、小心輸入對顯示產(chǎn)生影響。</p><p>　　圖1 比賽用換人電子顯示板的總體框圖</p><p>　　圖1所示的比賽用換人電子顯示板的工作過程是：接通電源時，裁判將開關置于“清除”位置，顯示板處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈；當裁判宣布換人后，將控制開關撥到“開始”位置，換人開始。</p><p>　?、賰?yōu)先編碼電路立即分辨出按鍵的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由

11、譯碼電路顯示編號；</p><p>　　②控制電路要對輸人編碼電路進行封鎖，避免其他按鍵輸入對顯示造成影響。</p><p>　　2.1 優(yōu)先編碼電路的工作原理</p><p>　?、賰?yōu)先編碼器采用的是集成8線—3線優(yōu)先編碼器，例如設計中使用的74LS148集成器，ST為選通輸入端，當ST＝0時允許編碼；當ST=1時輸出Y2、Y1、Y3、Y4、Ys均被封鎖，編碼被禁

12、止。YS是選通輸出端，級聯(lián)應用時，高位片的YS端與低位片ST端連接起來，可以擴展優(yōu)先編碼功能。</p><p>　　圖1 74LS148邏輯功能示意圖</p><p>　　②真值表如表1所示，體現(xiàn)了優(yōu)先編碼器的特性。</p><p>　　表1 優(yōu)先編碼器的真值表</p><p>　　2.2 鎖存器的工作原理</p><p

13、>　　設計中采用的是74LS279，在我們學習中又叫做同步觸發(fā)器，如顯示板電路所示，當R和S端輸入不同的電平時將會產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，設計中了用這一點倆完成鎖存數(shù)據(jù)的功能。用Qn和Qn+1分別代表原來和現(xiàn)在的狀態(tài)，其特性表如下。</p><p>　　表2 鎖存器的特性表</p><p>　　2.3 譯碼電路與顯示電路的工作原理</p><p>　　譯碼電路與顯

14、示電路用來完成當按下相應的數(shù)字鍵時輸出相應的數(shù)字字形，譯碼電路由74LS48集成塊來實現(xiàn)，而顯示器是由七段發(fā)光二極管構成，通過譯碼電路的輸出來控制七段二 </p><p>　　的工作與不工作來實現(xiàn)從0到9，10個數(shù)字。譯碼電路與顯示電路的真值表如圖三所示，通過表我們可以清楚的知道數(shù)字字形顯示的過程。</p><p>　　圖1 74LS148邏輯功能示意圖

15、 </p><p>　　表3 顯示譯碼器的真值表</p><p><b>　　3 電路設計</b></p><p>　　3.1 顯示電路的設計</p><p>　　換人電子顯示板的功能：—是能對輸入的按鍵進行相應的輸出，并鎖存優(yōu)先輸入的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其它的按鍵操作無效。其結構構成主要包

16、括74LS148優(yōu)先編碼器、W1~W5</p><p>　　五個鎖存器、以及譯碼電路與顯示電路，其電路組成如圖3所示。</p><p>　　其工作原理是：當控制開關處于“清除”位置時，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出端全部為低</p><p>　　電平，于是74LS48的＝0，顯示器滅燈；74LS48的選通輸入端＝0， 74LS48處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。當裁

17、判員將開關撥到“開始”位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，即顯示器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、…I0輸人信號。當有有按鍵按下時（如按下S5，74LS148的輸出Y4Y3Y2Y1＝0000，Ys＝1，經(jīng)RS鎖存器后，CTR＝1， 74LS279處于工作狀態(tài)； 74LS279會為0101，經(jīng)74LS48譯碼，顯示器顯示“5”。此外，CTR＝1，使74LS148的ST端為高電平．74LSl48處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他按鍵

18、的輸人。當按下的鍵松開后，74LS148的YS為高電平；但由于CTR維持高電平不變，所以，74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他按鍵的輸入信號不會被接收。當需要將球員換下場時即可將該隊員的相應編碼對應的數(shù)字鍵按下即可在顯示器上看到，被換下人知道后即可將開關扳向清除端，此時顯示器上現(xiàn)實的數(shù)字被清除，再次輸入換上隊員的編號即可在顯示板上顯示出來。</p><p>　　3.2 整機電路的設計</p>&l

19、t;p>　　在通過設計補充以及修改過后比賽用換人電子顯示板的整機電路如圖4所示，整機電路的設計過程中采用了兩個74LS148的級聯(lián)，采用級聯(lián)將原來的3-8線譯碼改變成了4-16線譯碼的形式，做級聯(lián)是為了避免當球員的出現(xiàn)9號時沒有辦法顯示出來，一個優(yōu)先編碼器只能完成從0到7，這8個數(shù)字的輸出；而采用了級聯(lián)就可以解決這個問題，如同圖4中的那樣的形式，我們選取10這線作為輸入，每個對應的是相應的數(shù)字按鈕，從而可以完成0到9的輸入。還有整

20、機電路采用了兩個顯示板，上面有開關控制，當一個顯示板顯示相應的數(shù)字后，將開關同時扳向另一端，輸入另一個數(shù)字，這樣就可以將可顯示的范圍擴大了，也解決了當球員的編碼為兩位數(shù)字無法正常顯示的問題，當需要再輸入其它編號時，只需將控制開關扳向清除，即可清除原來的編號，再次扳向開始端就可以輸入新的編號。總之，整機電路很好的將各元件的功能聯(lián)系在一起，從而完成了達到了設計的要求。</p><p>　　圖3 比賽用換人顯示板主要電

21、路 </p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖4 比賽用換人電子顯示板的整機電路</p><p><b>　　4 設計體會</b></p><p>　　設計過程中不僅讓我對所學知識有了更一步的鞏固，還讓我的實踐能力得到了一定的鍛煉，平時的學習中，每當我看到別的同學進行電路設計

22、時，我看他們做覺得也不難，但當自己親手操作時卻會碰到許多的問題，而且整個過程下來會覺得特別的累，但是卻會有種充實的感覺。通過對數(shù)子電路的進一步復習使我以前的知識有了一些靈活的運用，設計的電子顯示板雖然能夠滿足要求，但是仍然存在一些不足，希望以后自己對相應的知識可以更深掌握以及靈活的應用，希望在同學和老師的幫助下有更大的進步。</p><p><b>　　參考資料</b></p>

23、<p>　　[1] 崔本亮,張雷.八位競賽搶答器電子系統(tǒng)電路分析與設計[J].現(xiàn)代電子技術,2009,32(20):198-199.</p><p>　　[2] 韓滿林.用觸摸屏和PLC實現(xiàn)四人搶答器的控制設計[J].電子工程師,2007,33(12):77-80.</p><p>　　[3] 趙玉珠.測量儀表與自動化[M].山東東營:石油大學出版社,1997.</p&g

24、t;<p>　　[4] 徐惠民. 數(shù)字電路與邏輯設計.人民郵電出版社，2009.</p><p>　　[5] 關靜.數(shù)字電路應用設計.科學出版社.2009.</p><p>　　[6] 李響初. 數(shù)字電路基礎與應用.機械工業(yè)出版社.2008.</p><p>　　[7] 鄭江. 數(shù)字電路實驗.南京大學出版社.2008.</p><p

25、>　　[8] 楊素行.模擬電子技術基礎簡明教程第三版.高等教育出版社.2006.</p><p>　　[9] 趙燕. 傳感器原理及應用.北京大學出版社.2010.</p><p>　　[10] 賈石峰. 傳感器原理與傳感器技術.機械工業(yè)出版社.2009.</p><p>　　[11] 申忠如.　 現(xiàn)代測試技術與系統(tǒng)設計. 西安交通大學出版社.2009.<