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智力竞赛抢答器


一、设计题目及要求
1 设计题目: 智力竞赛抢答器 2 要求: (1)五人参赛每人一个按钮,主持人一个按钮, 按下就开始; (2)每人一个发光二极管,抢中者灯亮; (3)有人抢答时,喇叭响两秒钟; (4)答题时限为 10 秒钟,从有人抢答开始,用数码管倒计时间,0、9、8… 1、0;倒计时到 0 的时候,喇叭发出两秒声响。

二、设计过程及内容

/>1 总体设计方案 智力抢答器由 5 名选手及主持人作为共同输入端,由主持人控制总开关, 当主持人按下按钮后,处于高电平状态。此时选手可以进行抢答,最先抢答的人 对应的二极管发亮,同时喇叭响两秒,且数码管显示器开始进行十秒倒计时,当 计时器再次为 0 时,喇叭再响 2 秒钟,主持人控制总开关可复位。 方案如下: 由五个高低电平(A1-A5)控制与之相应的发光二极管;第六个(B)用于主持 人复位;脉冲输入信号(cp)经分频器产生需要的脉冲信号;由二极管控制数码 管和其中一个喇叭响,再由数码管控制另一喇叭; 因此整个课题设计可以分为 4 个模块,分别为抢答器,10s 倒计时器,2 秒计时 器,分频器。 2 模块一 抢答器

逻辑图

B 为置零端,由主持人控制,A1—A5 由每位选手控制。Q1-Q5 为对应的发 光二极管。主持人置低电平后,Q1-Q5 都被置零;当主持人置为高电平时,抢答 开始,最先抢答的人对应的二极管发光,通过与门将 cp 信号封锁,并输入低电 平到 DFF 中,则其他选手按键时,输出不会改变,实现了一人抢答后,其他人不 能再做答。主持人 B 清零后即可再次抢答。 此模块的仿真波形

仿真图说明:当 B 为高电平时,即主持人按键以后,最先抢答的是 5 号,此 时 5 号对应的指示灯亮,其他选手对此时的抢答器结果无影响。 3 模块二 10s 倒计时器

逻辑图

此十秒钟倒计时器是由 74168 十进制减法计数器,它保留预制置数端、CP 信号端、计数输出端, ,其余的端口都置为 0。LD 是置零端,LD 置高电平 1 时, 74168 有效,开始进行减法计算,倒计时开始。当输出 0、9、---1 时,D 触发器 输出结果总是 0,不影响 CP 信号。当输出从 1 到 0 时,D 触发器输出结果为 1, 则 CP 信号被封锁。此时倒计时器保持在 0 不变。若要重新开始,则把 LD 置 0 即可。 此模块的仿真波形

仿真图说明:当 LD 为 1,且有 cp 信号时,倒计时开始 0 9 8…0,最后保持 0 不变。

4 模块三 二秒计时器 逻辑图

如图将 74160 接成 2 进制计时器, 设计为两秒计时器, clrn 为 0 时输出端 当 Q1 Q2 Q3 Q4 为 0;当 clrn 为 1 时,CP 脉冲通过,2 秒倒计时开始,两秒 后,输出端通过与门使 CP 信号封锁,使计数器保持在 2 不变。 此模块的仿真波形

仿真图说明:clm 为 1 时,且有 cp 脉冲,开始 2 秒计时,0 止,当 clrm 置零后,可以重新开始 5 模块四 732 分频器

1

2,到 2 停

逻辑图

三个 74160 十进制计数器组成一个 732 进制的计数器, 一个 732HZ 的脉冲分 频成 1S 的脉冲给 10s 倒计时器和二秒计时器提供时钟脉冲,当计数到 732 时三 个计数器的 LDN 同时置零,重新开始计数。 此模块的仿真波形

仿真说明:一个 732HZ 的脉冲通过分频器被分频成 1S 的脉冲。

6 总逻辑图

此模块的仿真波形

仿真图形说明:当 B 为 1 的时候,即主持人按键以后,A5 抢答成功,显示 Q5 是 1,对应的二极管发光。QA QB QC QD QE QF QG 数码管显示,倒计时开

始。Speak1 为 1,喇叭响 2 秒钟。OUT 输出为 0,当倒计时结束时,Speak2 为 1, 喇叭再响 2 秒钟。OUT 输出为 1。当 B 再被置 0 的时,输出被清零,可以重新开 始。 三、设计结论 这次 EDA 课程设计历时两个星期。虽然只有短短的两个星期,但是学到 了很多很多的东西, 不仅可以巩固以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上

所没有学到过的知识。这次设计真的让我受益匪浅,不再觉得学无所用。 当然这个过程也是很辛酸的。从最初不会下载及安装 MAX-Plus,到现在 可以初步了解及使用它, 我深入的体会了数字电路在现代高科技信息产业领域中 的重要地位;从最初拿到课题分析课题,再到具体功能的实现及模块规划,再到 具体逻辑图的连接,编译,仿真,直至最后的电路调试,每一个环节都让我加深 了对实际问题的思考。 每当一个子模块编译显示 0 个 errors,0 个 warnings 时,心里特别的开心。 编写逻辑图有很多需要注意的地方,例如要时时刻刻记得置顶,保证在当前文件 夹下操作,各元件连接不能过于紧密,要熟记常用的芯片的符号,什么地方要有 节点什么地方没有节点,一定要格外小心…在波形仿真时,也会遇到困难,尤其 周期和结束时间设定的不合理,想要的结果不能在波形上得到正确的显示:,反 复调试有了经验,才能设定的更加合理,也会由于芯片的延迟,导致波形不能完 全符合预想的效果..在连接实验箱时,哪怕一点点的不专注,都会导致电路不能 实现预想的功能。 通过这次课程设计使我学会了巧妙运用模块化的思想,一步一步解决问题, 也充分懂得了理论与实际相结合是很重要的,认识到只有理论知识是远远不够 的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,从而提高自 己的实际动手能力和独立思考的能力。也认识到了自己的不足之处, ,对以前所 学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。在设计的过程中遇到问题,可以 说得是困难重重, 最终在老师的辛勤指导下和自己的认真思考下,终于完成了整 个设计。最后,衷心感谢给过我帮助的所有同学和各位指导老师!


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