數(shù)字搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

安陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告智力競(jìng)賽搶答裝置作者：__王巍______院系：物理與電氣工程學(xué)院專業(yè)：__電子信息工程__年級(jí)：___10級(jí)__________學(xué)號(hào)：__101102058_______指導(dǎo)教師：劉付斌______日期：___2011年12月14學(xué)生誠(chéng)信承諾書(shū)本人鄭重承諾：所呈交的設(shè)計(jì)報(bào)告是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，報(bào)告中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得安陽(yáng)師范學(xué)院或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在報(bào)告中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。簽名：王巍日期：2011年12月14論文使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解安陽(yáng)師范學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位報(bào)告的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交報(bào)告的復(fù)印件，允許報(bào)告被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紙?bào)告的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存報(bào)告。簽名：導(dǎo)師簽名：日期：1設(shè)計(jì)任務(wù)目的及要求1.1設(shè)計(jì)目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)字邏輯的基本內(nèi)容有進(jìn)一步的了解，特別是時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)。能把上學(xué)期學(xué)到的數(shù)字邏輯理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐，操作。在提高動(dòng)手能力的同時(shí)對(duì)常用的集成芯片有一定的了解，在電路設(shè)計(jì)方面有感性的認(rèn)識(shí)。而且在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候遇到問(wèn)題，通過(guò)獨(dú)立的思考有利于提高解決問(wèn)題的能力。在經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)后，更明白數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的一般方法，以及在遇到困難怎么排除問(wèn)題。1.2設(shè)計(jì)要求我選擇的課程任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)八位數(shù)字搶答器。設(shè)計(jì)要求包括：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(kāi)關(guān)S，該開(kāi)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(kāi)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(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)指示燈報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。2工作原理及設(shè)計(jì)方案搶答器是為競(jìng)賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，競(jìng)賽者可以分為若干組，搶答時(shí)各組對(duì)主持人提出的問(wèn)題要在最短的時(shí)間內(nèi)做出判斷，并按下?lián)尨鸢存I回答問(wèn)題。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)人按下按鍵后，則在顯示器上顯示該組的號(hào)碼，同時(shí)電路將其他各組按鍵封鎖，使其不起作用?；卮鹜陠?wèn)題后，由主持人將所有按鍵恢復(fù)，重新開(kāi)始下一輪搶答。搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定（如,30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開(kāi)始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。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。如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)指示燈報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。因此要完成搶答器的邏輯功能，該電路至少應(yīng)包括輸入開(kāi)關(guān)、數(shù)字顯示、判別組控制以及組號(hào)鎖存等部分。2.1原理框圖定時(shí)搶答器的總體框圖2.2設(shè)計(jì)思路1.搶答器供8名選手比賽，分別用8個(gè)按鈕S0~S7表示。這個(gè)功能只需要通過(guò)管腳分配把按鈕分配到實(shí)驗(yàn)版上的撥動(dòng)開(kāi)SW0到SW7關(guān)，讓每個(gè)選手撥動(dòng)開(kāi)關(guān)后產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)就可以了。不同的選手撥動(dòng)按鈕發(fā)出信號(hào)通過(guò)74LS148編碼器進(jìn)行編碼，編碼后輸出信號(hào)進(jìn)行下一步的譯碼和鎖存。

2.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。在這里首先通過(guò)管腳分配把開(kāi)關(guān)S分配到相應(yīng)一個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，這個(gè)就是開(kāi)關(guān)SW16。該開(kāi)關(guān)聯(lián)系到一個(gè)相應(yīng)的線路，這個(gè)線路通過(guò)與非門連接其他信號(hào)，從而達(dá)到清零的功能。

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。74LS373具有鎖存功能，可以在一個(gè)選手按下按鈕后進(jìn)行鎖存，其他的選手不能在搶答。鎖存相應(yīng)的編號(hào)時(shí)，由于編碼器編的是從0到7，如果0號(hào)選手搶答，與清零的時(shí)候可能造成混淆，所以要加上加法器，對(duì)編碼器的0到7都加上1。加法器是用74LS83這樣在后面的74LS47譯碼器上就可以顯示1到8的號(hào)碼。

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(kāi)始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。74LS192具有減法功能，通過(guò)使用74LS192可以對(duì)設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行自減。只需要給定74LS192秒脈沖就可以。同時(shí)74LS192結(jié)合74LS47可以對(duì)所設(shè)定的搶答時(shí)間和選手搶答的時(shí)間顯示出來(lái)。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。選手進(jìn)行搶答，通過(guò)編碼器，鎖存器，加法器，譯碼器，顯示出來(lái)。當(dāng)某個(gè)選手搶答有效，通過(guò)74LS148編碼器的GSN端口連接到控制清零端的與非門就可以進(jìn)行禁止其他選手的搶答，同時(shí)把該選手的號(hào)碼顯示在數(shù)碼管上，同時(shí)通過(guò)74LS148編碼器的GSN端口可以停止74LS192的脈沖，從而讓脈沖停止，達(dá)到顯示搶答時(shí)間的效果。

6.如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)指示燈報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。當(dāng)時(shí)間到的時(shí)候，減法器74LS192的十位的LDN端口發(fā)出一個(gè)高電平，在這個(gè)端口上連接上一個(gè)顯示燈，作為報(bào)警用。同時(shí)減法器74LS192的十位的BON端口會(huì)發(fā)出一個(gè)低電平，可以連接到脈沖上，讓脈沖停止，數(shù)碼管上顯示的是00.2.3設(shè)計(jì)流程圖圖二流程圖2.4設(shè)計(jì)方案整體的電路可以分為兩部分，一個(gè)是搶答電路，第二部分是定時(shí)，報(bào)警電路。1.搶答的部分：搶答器供8名選手比賽，分別用8個(gè)按鈕S0~S7表示。通過(guò)管腳分配把按鈕分配到實(shí)驗(yàn)版上的撥動(dòng)開(kāi)SW0到SW7關(guān)，讓每個(gè)選手撥動(dòng)開(kāi)關(guān)后產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)。不同的選手撥動(dòng)按鈕發(fā)出信號(hào)通過(guò)74LS148編碼器進(jìn)行編碼，編碼后輸出信號(hào)進(jìn)行下一步的譯碼和鎖存。設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，開(kāi)關(guān)由主持人控制。通過(guò)管腳分配把開(kāi)關(guān)S分配到相應(yīng)一個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)SW16。該開(kāi)關(guān)聯(lián)系到一個(gè)相應(yīng)的線路，這個(gè)線路通過(guò)與非門連接其他信號(hào)，從而達(dá)到清零的功能。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。74LS373具有鎖存功能，可以在一個(gè)選手按下按鈕后進(jìn)行鎖存，其他的選手不能在在有選手搶答后再進(jìn)行搶答。鎖存相應(yīng)的編號(hào)時(shí)，由于編碼器編的是從0到7，如果0號(hào)選手搶答，與清零的時(shí)候可能造成混淆，所以要加上加法器，對(duì)編碼器的0到7都加上1。加法器是使用用74LS83，加1后在就可以在數(shù)碼顯示管上顯示1到8的號(hào)碼。2.定時(shí)搶答功能，和報(bào)警部分：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(kāi)始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。74LS192具有減法功能，通過(guò)使用74LS192可以對(duì)設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行自減。74LS192進(jìn)行工作的時(shí)候需要給定秒脈沖。同時(shí)74LS192結(jié)合74LS47可以對(duì)所設(shè)定的搶答時(shí)間和選手搶答的時(shí)間顯示出來(lái)。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。選手進(jìn)行搶答，通過(guò)編碼器，鎖存器，加法器，譯碼器，顯示出來(lái)。當(dāng)某個(gè)選手搶答有效，通過(guò)74LS148編碼器的GSN端口連接到控制清零端的與非門就可以進(jìn)行禁止其他選手的搶答，同時(shí)把該選手的號(hào)碼顯示在數(shù)碼管上，同時(shí)通過(guò)74LS148編碼器的GSN端口可以停止74LS192的脈沖，從而讓脈沖停止，達(dá)到顯示搶答時(shí)間的效果。若定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)指示燈報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。當(dāng)時(shí)間到的時(shí)候，減法器74LS192的十位的LDN端口發(fā)出一個(gè)高電平，在這個(gè)端口上連接上一個(gè)顯示燈，作為報(bào)警用。同時(shí)減法器74LS192的十位的BON端口會(huì)發(fā)出一個(gè)低電平，可以連接到脈沖上，讓脈沖停止輸?shù)郊臃ㄆ魃希敲磾?shù)碼管顯示的是00。搶答電路定時(shí)電路報(bào)警電路3實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照設(shè)計(jì)時(shí)的思路，把電路圖連接好。經(jīng)過(guò)改錯(cuò)，編譯，分配管腳，然后就可以看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我的管腳分配為：SW0到SW7為選手的編號(hào)，分別為1到8。SW8到SW11為設(shè)定搶答時(shí)間的個(gè)位，SW12到SW15是設(shè)定搶答時(shí)間的十位。SW16為設(shè)定搶答時(shí)間的置位端。SW17為開(kāi)始鍵。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：主持人先按下置位端，就可以設(shè)定搶答時(shí)間，按照個(gè)位和十位的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)定，在對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上可以看到相應(yīng)的搶答時(shí)間。然后主持人就可以按下開(kāi)關(guān)讓選手搶答，這時(shí)候搶答時(shí)間開(kāi)始自減，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，如果有選手搶答，數(shù)碼管上會(huì)顯示相應(yīng)的選手號(hào)，在這個(gè)時(shí)候，如果有其他的選手也按下了搶答按鈕，顯示器不會(huì)顯示。如果在搶答時(shí)間內(nèi)沒(méi)有人搶答，顯示搶答時(shí)間的數(shù)碼管就會(huì)顯示00，而且有報(bào)警燈閃。當(dāng)主持人要進(jìn)行下一輪的搶答，可以撥動(dòng)開(kāi)關(guān)SW16作為清零，重新開(kāi)始搶答。綜上所述，實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)任務(wù)的要求。4總結(jié)本課程設(shè)計(jì)基本完成了老師的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)全部的功能。能八路搶答，能定時(shí)搶答，也能報(bào)警，清零。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，遇到不少的問(wèn)題。一開(kāi)始不知道該使用什么芯片去做實(shí)驗(yàn)，只能研究老師發(fā)的《QuartusII中的宏模塊》，熟悉芯片的功能，同時(shí)去圖書(shū)館借有關(guān)書(shū)籍，看看哪些芯片能達(dá)到編碼，譯碼，鎖存等，以及重新溫習(xí)了上個(gè)學(xué)期的《數(shù)字邏輯》書(shū)本。經(jīng)過(guò)資料的搜集，基本確定了用哪類芯片達(dá)到哪類功能。然后就研究電路圖，仔細(xì)對(duì)照真值表連接電路圖，并畫(huà)好電路圖草稿。畫(huà)好電路圖后，到實(shí)驗(yàn)室上機(jī)，一開(kāi)始在電腦上畫(huà)好電路圖后，編譯也不過(guò)，存在幾個(gè)錯(cuò)誤，慢慢檢查后，是連線的錯(cuò)誤，有幾個(gè)地方是不該接在一起的，從而造成了一個(gè)輸入端有兩個(gè)輸入量。在排除錯(cuò)誤后，經(jīng)過(guò)了編譯，但是數(shù)碼管完全沒(méi)有反應(yīng)，檢查后發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)與非門進(jìn)行清零的時(shí)候，接線錯(cuò)誤導(dǎo)致令74LS74一直不工作，改過(guò)錯(cuò)誤后，數(shù)碼管能正確顯示，選手也能搶答，但是搶答時(shí)間到了，74LS192還是在計(jì)數(shù)，不能在00那里停止，于是改進(jìn)電路圖，使74LS192的十位的BON連到一個(gè)脈沖上。上面是一些問(wèn)題和解決方法，其實(shí)遇到的問(wèn)題遠(yuǎn)不止這些，不過(guò)現(xiàn)在回想起來(lái)都是一些很低級(jí)的錯(cuò)誤，有時(shí)候是因?yàn)榇中拇笠庠斐傻腻e(cuò)誤，有時(shí)候是因?yàn)闆](méi)有認(rèn)真看芯片的真值表而造成的。經(jīng)過(guò)了這次課程設(shè)計(jì)，我收獲良多。在一開(kāi)始的時(shí)候，很擔(dān)心自己不能完成實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樯蠈W(xué)期的數(shù)字邏輯不是學(xué)得很好，造成信心不是很足。后來(lái)也證明了我是可以獨(dú)立完成的。在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，