多路竞赛抢答器设计详解Word文档下载推荐.docx
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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3
1.基本功能3
2.扩展功能3
三：
总体方案3
四：
各模块电路设计4
1.基本抢答电路设计4
2.抢答器倒计时电路设计5
3.报警电路设计7
4.抢答器控制电路设计8
5.数码管动态显示电路设计8
五：
整体电路设计9
1.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0～7，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，RS触发器74279的
端为低电平，输出端（Q4～Q1）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，LA＝1，
＝1，74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q＝100，经74LS48译码后，显示器显示出“4”。
此外，LA＝1，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“０”从而形成 一个脉冲驱动十位工作，向中十借“１”，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。
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