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1、2010級(jí)EDA技術(shù)八路智力競(jìng)賽搶答器學(xué)生姓名 李文海 學(xué) 號(hào) 9 所屬學(xué)院 理學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 二班 日 期 2012/11/29 一、設(shè)計(jì)題目八路智力競(jìng)賽搶答器二、課程設(shè)計(jì)目的1、培養(yǎng)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)能力。 2、掌握搶答器電腦設(shè)計(jì)方法。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器,可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽,他們的編號(hào)分別是1、2、3、4、5、6、7、8,各用一個(gè)搶答按鈕,按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng),分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān),用來(lái)控制系統(tǒng)的清零(編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答的開(kāi)始。搶答器具有數(shù)據(jù)
2、鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后,若有選手按動(dòng)搶答按鈕,編號(hào)立即鎖存,并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào),同時(shí)蜂鳴器給出音響提示。此外,要封鎖輸入電路,禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。4.用中小規(guī)模集成電路組成智力競(jìng)賽搶答器電路,畫(huà)出各單元電路圖和總體邏輯框圖,正確描述各單元功能,合理選用電路器件,畫(huà)出完整的電路設(shè)計(jì)圖以及寫(xiě)出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告3.2 設(shè)計(jì)要求搶答器具有定時(shí)搶答的功能,且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定(如30s)。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后,要求定時(shí)器立即減計(jì)時(shí),并用顯示器顯示,同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲響。參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答,搶答有效,定時(shí)器停止工作
3、,顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間,并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到,卻沒(méi)有選手搶答時(shí),本次搶答無(wú)效,系統(tǒng)短暫報(bào)警,并封鎖輸入電路,禁止選手超時(shí)后搶答,時(shí)間顯示器上顯示00。四、設(shè)計(jì)總體框如圖(一)所示為八路智力競(jìng)賽搶答器的總體方框圖。其工作原理如下: 搶答器系統(tǒng)原理框圖如上所示。它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成,主體電路完成基本搶答后,選手按動(dòng)搶答鍵時(shí),能顯示選手的編號(hào),同時(shí)能封鎖輸入電路,禁止其他選手搶答,擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能五、單元電路設(shè)計(jì)方案和原理說(shuō)明搶答器電路設(shè)計(jì)其原理說(shuō)明:(1)、搶答電路的功能有兩個(gè):一是能分辨出選手按鍵的先后,并鎖存優(yōu)先搶答者的編
4、號(hào),供譯碼顯示譯碼電路用;二是要使其它選手按鍵操作無(wú)效。(2)、選用優(yōu)先編碼器74LS148、RS鎖存器、譯碼器7448組成搶答電路(3)、搶答電路工作原理:當(dāng)控制開(kāi)關(guān)置于“清除”位置時(shí),RS觸發(fā)器的端為低電平,輸出Q4Q1全為低電平。此時(shí)7448的=0, 顯示器滅燈;74LS148選通輸入=0,74LS148處于工作狀態(tài),而鎖存電路不工作。當(dāng)控制開(kāi)關(guān)置于“開(kāi)始”位置時(shí),優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài),當(dāng)有選手按鍵搶答時(shí),如5號(hào)選手優(yōu)先按5號(hào)鍵,則74LS148輸出Y2Y1Y0=010,YEX=0,經(jīng)RS鎖存后,Q1=1,=1,7448工作,Q4Q3Q2=101,經(jīng)7448驅(qū)動(dòng)譯碼后,
5、顯示器顯示數(shù)字5。Q1=1使74LS148為高電平。即74LS148禁止工作,封鎖其它按鍵輸入,當(dāng)按下的按鍵松開(kāi)后,74LS148的EX為高電平,但由于Q1輸出仍為高電平不變,所以74LS148仍處于不工作狀態(tài),其它按鍵的輸入信號(hào)不被接受,這就保證搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準(zhǔn)確性。如圖(二)所示為八路智力競(jìng)賽搶答器的搶答電路單元圖,定時(shí)電路設(shè)計(jì) 主持人設(shè)定搶答器時(shí)間,通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置,計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供,可預(yù)置時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)電路選十進(jìn)制同步可逆,計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì),倒計(jì)時(shí)到零時(shí),定時(shí)電路輸出低電平有效的“定時(shí)到信號(hào) ”。如圖(三)所示為八路智力競(jìng)賽搶答器
6、的定時(shí)電路單元圖。 同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì),具體電路如圖3所示。報(bào)警電路設(shè)計(jì)由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成報(bào)警電路如下圖所示,其中555構(gòu)成多諧振蕩器,振蕩頻率, 其輸出經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器, PR為控制信號(hào),當(dāng)PR為高電平時(shí),多諧振蕩器工作,反之電路停振。如圖(四)所示為八路智力競(jìng)賽搶答器的報(bào)警電路單元圖。 4.控制電路設(shè)計(jì)搶答器控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,它要完成以下三項(xiàng)功能:主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí),揚(yáng)聲器發(fā)聲,搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí),揚(yáng)聲器發(fā)聲,搶答電路和定時(shí)電路停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到,無(wú)人搶答時(shí),揚(yáng)聲器發(fā)聲,同時(shí)搶答電
7、路和定時(shí)電路停止工作。根據(jù)上述功能要求,由此設(shè)計(jì)如圖五所示的控制電路。六 程序設(shè)計(jì)(編碼程序):LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY QDJB IS PORT(CLR: IN STD_LOGIC; A,B,C,D,E,F,G,H: IN STD_LOGIC; A1,B1,C1,D1,E1,F1,G1,H1: OUT STD_LOGIC; STATES: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END ENTITY QDJB;ARCHITECTURE ART OF QDJB IS CONSTANT W1: ST
8、D_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):=; CONSTANT W2: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):=; CONSTANT W3: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):=; CONSTANT W4: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):=; CONSTANT W5: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):=; CONSTANT W6: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):=; CONSTANT W7: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):=;
9、CONSTANT W8: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):=; BEGIN PROCESS(CLR,A,B,C,D,E,F,G,H) IS BEGINIF CLR=1 THEN STATES=;A1=0;B1=0;C1=0;D1=0; E1=0;F1=0;G1=0;H1=0; ELSIF (A=1AND B=0AND C=0AND D=0AND E=0AND F=0AND G=0AND H=0) THEN A1=1; B1=0; C1=0; D1=0; E1=0;F1=0; G1=0;H1=0; STATES=W1; ELSIF (A=0AND B=1AND C=0A
10、ND D=0AND E=0AND F=0AND G=0AND H=0) THEN A1=0; B1=1; C1=0; D1=0;E1=0;F1=0; G1=0;H1=0; STATES=W2; ELSIF (A=0AND B=0AND C=1AND D=0AND E=0AND F=0AND G=0AND H=0) THEN A1=0; B1=0; C1=1; D1=0;E1=0;F1=0; G1=0;H1=0; STATES=W3; ELSIF (A=0AND B=0AND C=0AND D=1AND E=0AND F=0AND G=0AND H=0) THEN A1=0; B1=0; C1=
11、0; D1=1;E1=0;F1=0; G1=0;H1=0; STATES=W4; ELSIF (A=0AND B=0AND C=0AND D=0AND E=1AND F=0AND G=0AND H=0) THEN A1=0; B1=0; C1=0; D1=0;E1=1;F1=0; G1=0;H1=0; STATES=W5; ELSIF (A=0AND B=0AND C=0AND D=0AND E=0AND F=1AND G=0AND H=0) THEN A1=0; B1=0; C1=0; D1=0;E1=0;F1=1; G1=0;H1=0; STATES=W6; ELSIF (A=0AND B=0AND C=0AND D=0AND E=0AND F=0AND G=1AND H=0) THEN A1=0; B1=0; C1=0; D1=0;E1=0;F1=0; G1=1;H1=
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