六人搶答器EDA課程設(shè)計(jì)

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目：六人搶答器學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院年級專業(yè)：學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：任文舉 鄭兆兆教師職稱：實(shí)驗(yàn)師 實(shí)驗(yàn)師燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：電子實(shí)驗(yàn)中心 學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)（班級）設(shè)計(jì)題目六人搶答器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)六人參賽，每人一個(gè)按鈕主持人一個(gè)按鈕，按下開始(具有復(fù)位功能)后，才能開始搶答先搶中者對應(yīng)的指示燈亮有人搶答時(shí)，蜂鳴5s，然后自動停止設(shè)計(jì)要求用撥碼開關(guān)設(shè)定主持人及參賽者按鈕用紅色信號指示燈組L1-L6表示對應(yīng)參賽者指示燈使用數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)工作量學(xué)會使用Max+PlusII軟件和實(shí)驗(yàn)箱；獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)，編

2、程下載、連接電路和調(diào)試；參加答辯并書寫任務(wù)書。工作計(jì)劃1. 了解EDA的基本知識，學(xué)習(xí)使用軟件Max+PlusII，下發(fā)任務(wù)書，開始電路設(shè)計(jì)；2. 學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱，繼續(xù)電路設(shè)計(jì)；3. 完成電路設(shè)計(jì)；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗(yàn)收；5. 答辯并書寫任務(wù)書。參考資料數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).閻石主編.高等教育出版社.EDA課程設(shè)計(jì)B指導(dǎo)書.指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字李鑫濱說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。年 月日 目錄一、設(shè)計(jì)說明31.1 設(shè)計(jì)思路31.2 模塊介紹31.3真值表4二、原理圖52.1 5s計(jì)時(shí)器原理圖52.2 6人搶答器原理圖及數(shù)碼管顯示電路62.3

3、 總原理圖8三、波形仿真圖8四、管腳鎖定及硬件連線9五、總結(jié)9六、參考文獻(xiàn)12一、設(shè)計(jì)說明1.1 設(shè)計(jì)思路 6個(gè)參賽者者每人控制一個(gè)開關(guān)，主持人控制總開關(guān)，搶答時(shí)置高電平，主持人置低電平時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位可進(jìn)行下一輪搶答。搶答時(shí)，最先搶中者對應(yīng)的二級管發(fā)光，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的路數(shù)，蜂鳴器響5s，并且此時(shí)其他人再按下?lián)尨鹌鞑粫蟹磻?yīng)。搶答完畢后需要主持人進(jìn)行復(fù)位。1.2模塊介紹 設(shè)計(jì)方案用到了兩個(gè)模塊：計(jì)時(shí)器和搶答器及數(shù)碼管顯示電路。計(jì)時(shí)器主要是用了74160和T觸發(fā)器及門電路，用來控制蜂鳴器的響應(yīng)時(shí)間。搶答器及數(shù)碼管顯示電路包含6個(gè)D觸發(fā)器、6個(gè)發(fā)光二極管、1個(gè)74148優(yōu)先編碼器和一個(gè)6輸入的與非門

4、，當(dāng)有人搶答成功撥下開關(guān)置高電平后，相應(yīng)的發(fā)光二極管亮、數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)并封鎖D觸發(fā)器，其他人再撥下開關(guān)并沒有影響。本次課程設(shè)計(jì)用到的設(shè)備還有蜂鳴器（內(nèi)鎖），如圖一所示，蜂鳴器模塊含有一個(gè)蜂鳴器BUZZER和一個(gè)跳線器JBUZZER。當(dāng)使用蜂鳴是，此跳線器短接。同時(shí)獨(dú)立擴(kuò)展下載版CPLD/FPGA的JP2_CF的SPEAKER接高電平時(shí)，蜂鳴器工作。本次課程設(shè)計(jì)還用到靜態(tài)共陽極數(shù)碼管（內(nèi)鎖），當(dāng)控位“IO_DS1”為高電平時(shí)該數(shù)碼管有效選中，此時(shí)74148輸出二進(jìn)制數(shù)通過譯碼后該數(shù)碼管顯示十進(jìn)制數(shù)。1.3真值表二、原理圖2.1 5s計(jì)時(shí)器原理圖該部分是由一個(gè)74160十位計(jì)數(shù)器和一個(gè)T觸發(fā)器

5、及門電路組成，它的作用是控制蜂鳴器工作5秒后停止工作。當(dāng)有人搶答成功后XS給出一個(gè)高電平信號，而T觸發(fā)器輸出低電平經(jīng)反向器作用后輸出高電平，兩個(gè)高電平與一個(gè)時(shí)鐘信號相與后仍為時(shí)鐘信號，此時(shí)74160在時(shí)鐘信號作用下開始計(jì)數(shù)，狀態(tài)分別為001、010、011、100、101的時(shí)候蜂鳴器工作，當(dāng)暫態(tài)110出現(xiàn)時(shí)，QBQC經(jīng)與非門作用后給74160復(fù)位端一個(gè)有效信號，讓其復(fù)位，而此時(shí)T觸發(fā)器給出一個(gè)高電平信號，經(jīng)反向器后為低電平，經(jīng)過三相與門作用后使時(shí)鐘信號失效，74160不再計(jì)數(shù)，蜂鳴器響夠5秒后自動停止（圖中CLK1為1HZ的時(shí)鐘信號），此后若主持人ZCR給個(gè)低電平，則74160計(jì)數(shù)器回到初始設(shè)

6、定值。2.2 搶答器及數(shù)碼管顯示電路圖參賽選手分別控制X1-X6,6個(gè)撥碼開關(guān)，ZCR端有主持人控制，CLK2為0.5HZ的輸入脈沖。LED1-LED6為發(fā)光二極管，IODS1控制控位當(dāng)它為高電平時(shí)靜態(tài)數(shù)碼管顯示，A0、A1、A2、A3分別接“1D0”“1D1”“1D2”“1D3”二進(jìn)制數(shù)經(jīng)過譯碼后顯示搶答路數(shù)十進(jìn)制數(shù)。 主持人撥碼開關(guān)置到高電平，即進(jìn)入搶答環(huán)節(jié)，如果有一個(gè)參賽選手按下?lián)芴栭_關(guān)，對應(yīng)的D觸發(fā)器輸出高電平，對應(yīng)的發(fā)光二極管亮，但經(jīng)過反相器后變?yōu)榈碗娖绞笰ND7與門結(jié)果為低電平，此時(shí)六個(gè)D觸發(fā)器的CLK輸入端沒有脈沖輸入，D觸發(fā)器全部封鎖，所以在有一個(gè)人先搶答的前提下，其他選手搶答

7、無效，而經(jīng)過反相器的六個(gè)信號經(jīng)過74148（由于74148是反碼輸出，所以在每個(gè)輸出端又加有反相器）譯碼后輸出三位二進(jìn)制數(shù)A2、A1、A0加上A3端（固定接地）然后A3、A2、A1、A0接靜態(tài)數(shù)碼管四個(gè)端的1D3、1D2、1D1、1D0控制輸出的十進(jìn)制數(shù)還有經(jīng)過反相器的六個(gè)信號通過NAND6與非門后控制IO_DS1控制數(shù)碼管是否顯示。一輪搶答后主持人在控制異步清零端進(jìn)行清零。清零完畢后主持人復(fù)位準(zhǔn)備下一輪搶答。2.3總原理圖如下圖，六個(gè)參賽選手分別控制六個(gè)開關(guān)X1-X6，主持人控制一個(gè)撥碼開關(guān)ZCR。有一人先搶答時(shí)，對應(yīng)發(fā)光二極管亮、蜂鳴器響五秒后停止并且數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)。一個(gè)人先按下?lián)艽a開

8、關(guān)后其他參賽選手在搶答無效。一輪搶答后主持人利用ZCR端進(jìn)行復(fù)位（先置為低電平，后置為高電平）。注：圖中元件為封裝后的計(jì)數(shù)器模塊。三、波形仿真如圖，從波形圖中可以看出各項(xiàng)輸出輸入均符合要求：（1） 六人參賽，每人一個(gè)撥碼開關(guān)（2） 主持人用一個(gè)撥碼開關(guān)控制復(fù)位，先置地電平后置高電平，才可進(jìn)行下一輪搶答（3） 先搶中者對應(yīng)的發(fā)光二極管亮，數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)（4） 有人搶答時(shí)蜂鳴5秒注：圖中模擬是CLK1所選時(shí)鐘信號并非1HZ，所以只要蜂鳴器A在高電平的時(shí)間包含有五個(gè)CLK1的上升沿，即表示響了五秒。四、管腳鎖定及硬件連線輸入端鎖定： X1-PIN39 X2-PIN40 X3-PIN41 X4-P

9、IN44 X5-PIN45 X6-PIN46ZCR-PIN47 CLK2-PIN197 CLK1-PIN198 輸出端鎖定： C-PIN12 D-PIN13 E-PIN14 F-PIN15 G-PIN17 H-PIN18 A-PIN38 IODS1-PIN94 A0-PIN127 A1-PIN128 A2-PIN131 A3-PIN132硬件連接：頻率組連接：22(0.5HZ)-PIN197 21(1HZ)-PIN1985、 總結(jié)通過為期一周的EDA課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到很多。初步了解到EDA軟件系統(tǒng)包含設(shè)計(jì)輸入子模塊、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫子模塊、分析驗(yàn)證子模塊、綜合仿真子模塊和布局布線子模塊五部分組成。初步

10、掌握了MAX-Plus應(yīng)用軟件的使用，而且更為深入地了解到數(shù)字電路在現(xiàn)代高科技信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中非常重要。懂得設(shè)計(jì)一個(gè)電子器件首先要有設(shè)計(jì)思路，其次原理圖的繪制對器件功能的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。再者，對實(shí)現(xiàn)多功能的器件可以應(yīng)用分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，將復(fù)雜的過程分步簡化。 實(shí)踐是對理論知識的鞏固。通過學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)，對74148芯片、74160芯片、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器、數(shù)碼管的功能有了進(jìn)一步的了解。雖然只是簡單的電路設(shè)計(jì)，但是卻提高了我的獨(dú)立思考能力，通過連結(jié)實(shí)驗(yàn)箱增強(qiáng)了我的動手能力，并延伸了我在課堂上學(xué)到的、知識。在課程設(shè)計(jì)中，通過思考、發(fā)問，自己解惑并動手設(shè)計(jì)的過程，將課本上的知識學(xué)以致用，不僅強(qiáng)化了自己原有的知識體系，并擴(kuò)展了自己的思維。 此外，我體會到上課認(rèn)真聽老師的講解，熟記操作流程可以節(jié)省很多時(shí)間。 最后，感謝老師的耐心講解，正因?yàn)樗麄兊闹v解讓我學(xué)到很多知識，知道要遇事獨(dú)立思考，耐心分析。六、參考文獻(xiàn)1、常丹華主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社 2、張強(qiáng)，EDA課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 2013年12月燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評審意見表指導(dǎo)教師評語：該生學(xué)習(xí)態(tài)度 （認(rèn)真 較認(rèn)真 不認(rèn)真）該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無）該生依賴他人進(jìn)行設(shè)計(jì)情