多路竞赛抢答器设计详解Word文档下载推荐.docx

1、2016 至 2017 学年第 一 学期信息工程学院 目录一：设计题目 3二：设计要求 31.基本功能 32.扩展功能 3三：总体方案 3四：各模块电路设计 41.基本抢答电路设计 42.抢答器倒计时电路设计 53.报警电路设计 74.抢答器控制电路设计 85.数码管动态显示电路设计 8五：整体电路设计 91.仿真实验 10六：在设计过程中遇到的问题及解决方法 11七：心得体会 11八、参考文献 12一、设计题目： 多路竞赛抢答器设计 二、设计要求：1、基本功能（1）设计一个8路抢答器，每一路设置一个抢答按钮，编号为07，供8名选手使用。（2）设置一个主持人“复位”按钮，用来控制系统的清零（编

2、号显示数码管熄灭）和抢答的开始。（3）具有第一信号鉴别和锁存功能，即除第一抢答者外的按钮不起作用，并在数码管上显示第一抢答者的编号，同时扬声器给出音响提示。2、 扩展功能（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30s）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5s左右。（2）参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。（3）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时

3、后抢答，时间显示器显示00。三、总体方案：定时抢答器的总体框图如图1所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即计时抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其它选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。图1 抢答器的总体框图四、各模块电路设计：1、基本抢答电路设计抢答电路的功能有两个：一是能分辩出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其它选手的按键操作无效。选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图所示。图2 基本抢答电路其工作过程是：当主持人控制开关RST_N为低电平时

4、， RS触发器74279的端为低电平，输出端（Q4Q1）全部为低电平。于是74LS148的选通输入端0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人控制开关RST_N为高电平时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端输入信号，当有选手将键按下时（如按下S4），74LS148的输出010，0，经过RS锁存器后，LA1，1，74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q100，经74LS48译码后，显示器显示出“4”。此外，LA1，使74LS148的端为高电平，74LSE148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的为高

5、电平，但由于LA维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关RST_N，使抢答电路复位，以方便进行下一轮抢答。仿真波形如下：仿真波形介绍：开始之前，主持人复位，各个选手等待主持人发出开始信号2、抢答器倒计时电路设计其功能是：节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。具体电路如图3所示。图3 抢答器倒计时电路使用两片74192计数/减数的减

6、数功能构成可预置数75进制减数器， 当个位减到“0”时借位端Bon变为“”从而形成一个脉冲驱动十位工作，向中十借“”，在这里省略进制设定功能，把它设定为75进制。个位预置数为“0000”，十位预置数为“0011”。低电平触发按键begin加反相与“0”电平进行或非后，输出接到两个芯片LDN置数端（低电平预置数，高电平计数/减数），低电平触发按键clear加反相后接到两个芯片CLR清零端（高电平有效），当主持人按下clear按键再按下begin按键后减数器开始减数。主持人发出开始信号，进入倒计时3、报警电路设计其功能一是：当主持人宣布开始抢答时，将RST_N拨至高电平，蜂鸣器发出短暂报警声。功能

7、二是：当有选手成功抢答后，LA信号变为高电平，蜂鸣器发出短暂报警声。图4 抢答器报警电路DELAY电路的作用是将RST_N变为高电平的时刻延时0.5S。延时后的输出信号oRST反相后和RST_N求与运算，可以得到一个脉宽为0.5S的正脉冲，用于驱动蜂鸣器发出短暂报警声。4、抢答器控制电路设计主持人复位后，控制倒计时时间到，选手抢答结束图5 抢答器控制电路5、数码管动态显示电路设计图6 数码管动态显示电路两片74153数据选择器经8合1，八位选手的抢答结果由数码管动态显示显示结果。五、整体电路设计： 经过以上各单元电路的设计，可以得到定时抢答器的整体电路，如图6所示图7 整体电路 图八 图9装箱

8、图六、在设计过程中遇到的问题及解决方法： 在本次数字电子课程设计实践过程当中，遇到了很多问题。这是我第一次接触Quartus的操作系统，对于软件的基本运用很陌生。经过不停向同学的请教才慢慢熟悉了操作，在加上自己的不断的努力才完成了电路图。给老师检查时有了点问题，但是再老师的细心的知道下最终还是做好了。七、心得体会：本次数字电子课程设计实践中，很费时间的去查阅书本、设计与实践。因为对于操作系统的不熟悉和对于第一次设计电路。 刚开始上手的时候还是有很多的不懂的地方，但是自己也没有放弃，再经过不停向同学和老师的请教下慢慢的懂了很多，再自己的不断尝试下野把电路图做好了，但是再老师的检查下还是有很多的问题，再老师的细心指导下慢慢的客服了这些问题，最后完成了电路图。希望通过这次的实践，以后一定会强化自己对电路知识的认识，为以后的实践能有更好的基础。还有通过这次的实践我知道了遇到问题时不是放弃，而是自己要不断的去找解决的方法，还有老师和同学的帮助是很重要的，所以再以后的生活中我们要不断努力，增强自己的能力。八、参考文献： 数字逻辑电路课程设计实践指导书。