簡易搶答器設(shè)計(jì)

簡易搶答器設(shè)計(jì)一．設(shè)計(jì)目的1、通過本課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生將復(fù)習(xí)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，使課堂學(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，通過本課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐使學(xué)生具有一定的實(shí)踐操作能力；2、掌握QuartusII或XilinxISE使用方法，能熟練運(yùn)用該軟件設(shè)計(jì)并仿真電路；3、學(xué)會(huì)用數(shù)字電子器件組成復(fù)雜系統(tǒng)的方法。二．設(shè)計(jì)要求學(xué)習(xí)QuartusII軟件軟件設(shè)計(jì)要求：1.建立項(xiàng)目，選擇元件2.元件調(diào)入，加輸入輸出引腳3.設(shè)計(jì)原理圖4.編譯電路5.建立波形文件6.波形仿真7.了解引腳分配，電路下載實(shí)踐設(shè)計(jì)要求：1、根據(jù)所選題目，在QuartusII軟件中設(shè)計(jì)原理圖。2、實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)電路的局部仿真和總體仿真。3、每五～六人一組，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。三．設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)方案電路選用優(yōu)先編碼器74LS148、鎖存器74LS373、74LS48譯碼和一個(gè)7段數(shù)碼管組成搶答顯示電路；定時(shí)顯示主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、和2個(gè)4段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成；由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路。接通電源后，主持人將開關(guān)撥到"清零"狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置;開始"狀態(tài)，宣布"開始"搶答器工作。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)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(guān)。方案設(shè)計(jì)與論證設(shè)計(jì)一個(gè)8路智力競賽搶答器，具體設(shè)計(jì)要求如下：1.搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0～S7表示。2.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3．搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4.搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。5.參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6.如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。數(shù)字搶答器總體方框圖如圖2-1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)置“開始”狀態(tài)，搶答器工作，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)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(guān)。

搶答器原理框圖單元電路設(shè)計(jì)與分析1．計(jì)時(shí)器電路如圖所示為計(jì)時(shí)器電路，電路中選用了74LS48D.74LS192.74LSOON等元器件組成十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器，電路完成的功能有：當(dāng)主持人撥到“開始”時(shí)，計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在數(shù)碼顯示管上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間三十秒；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時(shí)到“0”時(shí)，輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后搶答無效2．搶答器電路設(shè)計(jì)電路如圖所示，該電路主要完成兩個(gè)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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于"清除"端時(shí)，鎖存器的LE端輸入為“1”，停止工作。當(dāng)開關(guān)S置于"開始"時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時(shí)（如按下S5），LE端變?yōu)椤?”將數(shù)據(jù)鎖存。在經(jīng)過優(yōu)先編碼器和譯碼器將數(shù)據(jù)輸入數(shù)碼管顯示。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。3．報(bào)警電路由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖3-3示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率＝1.43／［（RI＋2R2）C］，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。R為時(shí)序控制電路輸出的控制信號(hào)，當(dāng)R為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。當(dāng)選手搶答之后或時(shí)間到時(shí)，將會(huì)輸入到R一個(gè)高電平，多諧振蕩器工作，從而發(fā)出報(bào)警聲。4．時(shí)序控制電路時(shí)序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：（1）主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。（2）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。（3）當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。電路總圖倒計(jì)時(shí)開始二號(hào)搶答成功無人搶答信號(hào)示波四、結(jié)論我們所設(shè)計(jì)的搶答器是一種比較簡易的搶答器，沒有使用特別多的，復(fù)雜的元器件。它的特點(diǎn)是電路簡單、制作方便、操作簡單、方便、性能可靠，實(shí)用于多種智力競賽活動(dòng)。本搶答器的電路主要有四部分組成：搶答器和顯示電路、時(shí)序控制電路、報(bào)警電路以及定時(shí)電路。本作品可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：

1、具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說“開始”前提前搶答違反規(guī)則。

2、具有定時(shí)功能，在30秒內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊(duì)對本題棄權(quán)。

3、30秒時(shí)仍無人搶答其報(bào)警電路工作表示搶答時(shí)間耗盡并禁止搶答。五．心得體會(huì)經(jīng)過兩個(gè)星期的共同努力，我們終于完成了數(shù)字電子技術(shù)課設(shè)。雖然時(shí)間不長，但是在這個(gè)過程中我得到了很多東西。因?yàn)橐郧皼]有做過這一方面的課設(shè)，所以，一開始看到這個(gè)題目的時(shí)候感覺有點(diǎn)不知所措，不知道要從什么地方開始做。經(jīng)過老師的指導(dǎo)后，本組同學(xué)開始查資料、討論。在這個(gè)過程中，我們有沖突、爭論、矛盾，但經(jīng)過商量我們找到了最好的方法。通過本次實(shí)驗(yàn)，最大的收獲就是把書本與實(shí)踐結(jié)合在一起，提高動(dòng)手能力了。學(xué)到了很多東西，懂得了團(tuán)隊(duì)合作的真正