8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計

8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計計算機科學與工程學院綜合設計報告設計名稱：硬件系統(tǒng)綜合設計設計題目：智能搶答器設計學生學號：專業(yè)班級：09計算機科學02班學生姓名：學生成績：指導教師（職稱）：課題工作時間：2011/2/13至2011/2/248路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第1頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第1頁。說明：1、報告中的第一、二、三項由指導教師在綜合設計開始前填寫并發(fā)給每個學生；四、五兩項（中英文摘要）由學生在完成綜合設計后填寫。2、學生成績由指導教師根據(jù)學生的設計情況給出各項分值及總評成績。3、指導教師評語一欄由指導教師就學生在整個設計期間的平時表現(xiàn)、設計完成情況、報告的質量及答辯情況，給出客觀、全面的評價。4、所有學生必須參加綜合設計的答辯環(huán)節(jié)，凡不參加答辯者，其成績一律按不及格處理。答辯小組成員應由2人及以上教師組成。5、報告正文字數(shù)一般應不少于5000字，也可由指導教師根據(jù)本門綜合設計的情況另行規(guī)定。6、平時表現(xiàn)成績低于6分的學生，其綜合設計成績按不及格處理。7、此表格式為計算機科學與工程學院提供的基本格式（適用于學院各類綜合設計），各教研室可根據(jù)本門綜合設計的特點及內(nèi)容做適當?shù)恼{(diào)整，并上報學院批準。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第2頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第2頁。成績評定表學生姓名：學號：班級：類別合計分值各項分值評分標準實際得分合計得分備注平時表現(xiàn)1010按時參加綜合設計，無曠課、遲到、早退、違反實驗室紀律等情況。完成情況3020按設計任務書的要求完成了全部任務，能完整演示其設計內(nèi)容，符合要求。10能對其設計內(nèi)容進行詳細、完整的介紹，并能就指導教師提出的問題進行正確的回答。報告質量3510報告文字通順，內(nèi)容翔實，論述充分、完整，立論正確，結構嚴謹合理；報告字數(shù)符合相關要求，工整規(guī)范，整齊劃一。5課題背景介紹清楚，綜述分析充分。5設計方案合理、可行，論證嚴謹，邏輯性強，具有說服力。5符號統(tǒng)一；圖表完備、符合規(guī)范要求。5能對整個設計過程進行全面的總結，得出有價值的結論或結果。5參考文獻數(shù)量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正確引用。答辯情況2510在規(guī)定時間內(nèi)能就所設計的內(nèi)容進行闡述，言簡意明，重點突出，論點正確，條理清晰。15在規(guī)定時間內(nèi)能準確、完整、流利地回答教師所提出的問題?？傇u成績：分補充說明：指導教師：（簽字）日期：年月日8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第3頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第3頁。答辯記錄表學生姓名：學號：班級：02答辯地點：機電大樓322答辯內(nèi)容記錄：問題1：你覺得在設計過程中哪個地方最難？答：在設計過程中，首先是電路的連接，必須按照芯片的引腳圖以及電路的原理來正確的連接，其次，是電路出問題的檢查，這個環(huán)節(jié)最麻煩，一個不起眼的連線問題可能導致各種各樣的結果問題2：你覺得所給的方案有問題嗎？答：我說時序控制電路中后面圖中三輸入與門G1后面的非門是多余的，還有74ls221的TR-A應是由74ls148的輸出YS取非輸入。（不過回來我查了下，發(fā)現(xiàn)那樣也沒錯，當74ls192作為減計器時，只要求MR=0，PL的非=1，Cpu=1，而四號輸入口取0或1都可以。而74ls48的輸出中，YS取非即為YES.）問題3：這次課程設計有什么收獲？答：不管做什么事都必須細心，慢慢來，急著反而會因為微不足道的失誤出現(xiàn)全局性的大問題。答辯成績合計分值各項分值評分標準實際得分合計得分備注2510在規(guī)定時間內(nèi)能就所設計的內(nèi)容進行闡述，言簡意明，重點突出，論點正確，條理清晰。15在規(guī)定時間內(nèi)能準確、完整、流利地回答教師所提出的問題。答辯小組成員（簽字）：年月日8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第4頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第4頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第5頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第5頁。一、綜合設計目的、條件、任務和內(nèi)容要求：目的：《數(shù)字邏輯》是計算機專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。該課程的工程實踐性很強，必須靠大量的實驗以及真正的電路制作才能加深對電路的理解，更好地掌握課程內(nèi)容。其中組合邏輯電路與時序邏輯電路是這門課程的重點內(nèi)容，本課題就是對邏輯電路的綜合應用。通過這次設計不僅可以培養(yǎng)學生的動手實踐能力，還可以提高其分析和解決問題的能力。條件：數(shù)字邏輯實驗箱一臺、集成芯片若干任務：1、根據(jù)系統(tǒng)功能要求，設計總體方案；2、設計各單元電路，畫出電路原理圖；3、制作并調(diào)試單元電路；4、進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與測試5、書寫綜合設計報告內(nèi)容要求：設計制作一個數(shù)字搶答器，要求同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0~S7表示；設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制；搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示；選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止；具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）；當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右；參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止；如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。指導教師簽字：2012年2月12日二、進度安排：總體方案設計，畫出系統(tǒng)框圖(1～2天)單元電路設計、制作與調(diào)試（5～6天）結果分析及書寫報告（2～3天）三、應收集資料及主要參考文獻：[1]白中英.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)[M].北京:科學出版社,2008[2]康華光.電子技術基礎（數(shù)字部分）[M].北京:高等教育出版社,2006[3]歐陽星明.數(shù)字邏輯[M].武漢:華中科技大學出版社，2005[4]王永軍.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社,20058路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第6頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第6頁。四、綜合設計（課程設計）摘要（中文）：設計制作一個數(shù)字搶答器，要求同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0~S7表示；設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制；搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示；選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止；具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）；當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右；參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止；如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。五、綜合設計（課程設計）Abstract（英文）：8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第7頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第7頁。目錄摘要………………………IIAbstract…………………...II第一章課題背景（或緒論、概述）……………………..11.1試驗目的……………11.2設計要求與內(nèi)容…………..…………1第二章 設計簡介及設計方案論述………..22.1總體設計方案…………..………….…22.2總方案圖……………..………….…2第三章 詳細設計…………..………………..33.1搶答電路………………..………….…33.2定時電路………………..………….…43.3警報電路………………..………….…53.4時序控制電路……………..…6第四章 設計結果及分析…………………..………………..74.1結果及分析1………………….………………..….74.2結果及分析2………..………….…84.3結果及分析3……………..………….94.4結果及分析4……………..………….10總結…….……………………..………….11致謝…….……………………..………….12參考文獻…….………………..………………..………….13附錄芯片引腳圖………...………………..………….148路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第8頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第8頁。摘要搶答器作為一種工具，已經(jīng)廣泛應用到各種智力和知識競賽場合。本設計一八路搶答器為基本概念，從實際應用出發(fā)利用電子技術，用數(shù)字，模擬電子器件設計的八路搶答器，具有數(shù)字顯示，倒計時顯示，譯碼功能，應用效果較好。關鍵詞：八路；搶答器；定時；計時；報警。Abstract（英文摘要正文為小4號TimesNewRoman字體）Keywords（小4號黑體頂格）：關鍵詞用小4號TimesNewRoman字體，每個關鍵詞之間用“；”，結尾沒有標點。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第9頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第9頁。第一章課題背景（或緒論、概述）1.1實驗目的通過八路數(shù)字搶答器的設計實驗，要求學生回顧電子技術的基礎理論和基礎實驗，掌握組合電路，時序電路和集成電路的綜合使用，熟悉掌握優(yōu)先編碼器，觸發(fā)器，計數(shù)器，555電路的應用方法。達到數(shù)字實驗課程大綱所要求掌握的基本內(nèi)容。1.2設計要求與內(nèi)容設計制作一個數(shù)字搶答器，要求同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0~S7表示；設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制；搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示；選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止；具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）；當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右；參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止；如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第10頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第10頁。第二章設計簡介及設計方案論述2.1總體方案設計總體方框圖如圖1所示。工作原理：接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關撥到”開始"狀態(tài)，宣布"開始"搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開始"狀態(tài)開關。2.2總方案圖圖1智能搶答器系統(tǒng)組成框圖8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第11頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第11頁。第三章詳細設計3.1搶答電路參考電路如圖2所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關S置于“清除”端時，RS觸發(fā)器的端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使74LS148處于工作狀態(tài)。當開關S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q=1,74LS48=1,處于工作狀態(tài)，４Q３Q２Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“５”。此外，1Ｑ＝１，使ST的非＝１，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，此時由于１Ｑ仍為１，使74LS148的ST的非＝１，所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將Ｓ開關重新置“清除“然后再進行下一輪搶答。74LS148為８線－３線優(yōu)先編碼器。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第12頁。圖2搶答電路原理圖8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第12頁。3.2定時電路由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數(shù)器進行預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預置時間的電路可選用十進制同步加減計數(shù)器74LS192進行設計，具體電路如圖3所示。圖3定時電路原理圖8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第13頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第13頁。3.3報警電路

由555定時器和三極管可構成的報警電路如圖4所示。其中555構成多諧振蕩器，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖4報警電路原理圖8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第14頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第14頁。3.4時序控制電路

時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：

①主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。

②當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。

③當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。圖5時序控制電路圖8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第15頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第15頁。第四章設計結果及分析4.1結果及分析1分析主持人按下清零開關的結果，減時計數(shù)器顯示初始化的30，搶答器顯示0（不是零號選手按下，而是初始結果）。當主持人將開關按到開始時，減計器會開始工作，揚聲器發(fā)聲。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第16頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第16頁。4.2結果及分析2分析：在減計器顯示為24時，四號選手按下開關，搶答器顯示4。揚聲器發(fā)聲。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第17頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第17頁。4.3結果及分析3分析：搶答時間已完即減計器顯示一到達00時，還沒有選手按下開關搶答，減計器停止工作，揚聲器發(fā)聲。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第18頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第18頁。4.4結果及分析4分析：還剩23秒的搶答時間時還沒有選手搶答。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第19頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第19頁?？偨Y在老師的指導和同學的幫助下，我順利完成了八路搶答器的課程設計，對于這個課程設計，每一步對我來說都不是那么的簡單，但我都親力親為，盡自己最大的努力去嘗試，去挑戰(zhàn)。在設計的整個過程中，我學到了很多有用的知識，也積累了不少寶貴的經(jīng)驗，在此特別感謝老師還有幫助過我的同學，還有我的組員。你們給了我極大的支持。剛接觸到這個課程設計時，腦子里一片空白，茫然不知所措。我上網(wǎng)查了些資料，加上那個老師的講解，有了些初步的思路，然后在設計的過程中逐步積累的一些經(jīng)驗，我發(fā)現(xiàn)，其實這個也沒那么難嘛，在后來的過程中，當然也就越來越順手，效果也就順里成章的變得更好了。當然，我也有郁悶的時候，有時候接了一上午的線路，卻得不到應該出現(xiàn)的結果，那時候，我就特別煩躁，這方面我還有待提高，我要做的不應該是去郁悶，而是靜下心來，仔細分析問題出在哪里，然后去解決它，發(fā)現(xiàn)并且勇于承認是好事，但我認為最重要的還是改正自己的不足，我會努力的。雖然結果很重要，但我認為更重要的是過程，還有在過程中積累的經(jīng)驗和這個過程中的收獲。這次課程設計，我真的收獲了一些有用的東西。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第20頁。8路搶答器課程設計-硬件系統(tǒng)綜合設計全文共25頁，當前為第20頁。致謝首先我要感謝我們的指導老師老師跟徐銀霞老師，沒有你們的悉心指導，我們不可能那么快完成任務，你們交給了我很多東西，謝謝！還有我的組員：汪杰，許克明，段文靜。是我們的共同努力，讓我們順利完成了任務，我們分工跟合作，和你們一起合作，我很愉快。還有