課程設計之六人搶答器

1、燕山大學課 程 設 計 說 明 書題目： 搶答器學院（系）：電氣工程學院年級專業(yè)：11級生物醫(yī)學工程學 號：學生姓名： 麻琦芳指導教師：陳白 李婷教師職稱：實驗師 實驗師燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：電氣工程學院 基層教學單位：電子實驗中心 學 號學生姓名麻琦芳專業(yè)（班級）生物醫(yī)學工程2班設計題目搶答器設計技術參數(shù)六人參賽，每人一個按鈕主持人一個按鈕，按下開始(具有復位功能)后，才能開始搶答先搶中者對應的指示燈亮有人搶答時，蜂鳴5s，然后自動停止設計要求用撥碼開關設定主持人及參賽者按鈕用紅色信號指示燈組L1-L6表示對應參賽者指示燈使用數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)工作量學會使用Max+Plus

2、II軟件和實驗箱；獨立完成電路設計，編程下載、連接電路和調(diào)試；參加答辯并書寫任務書。工作計劃1. 了解EDA的基本知識，學習使用軟件Max+PlusII，下發(fā)任務書，開始電路設計；2. 學習使用實驗箱，繼續(xù)電路設計；3. 完成電路設計；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗收；答辯并書寫任務書。參考資料數(shù)字電子技術基礎.閻石主編.高等教育出版社.EDA課程設計B指導書.指導教師簽字基層教學單位主任簽字李鑫濱說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。2013年 12 月 19 日 目錄一、設計說明1.1 設計思路1.2 模塊介紹1.3真值表二、原理圖2.1 搶答器及數(shù)碼管顯示原理

3、圖2.2 5s計時器原理圖2.3 總原理圖三、波形仿真圖四、管腳鎖定及硬件連線五、總結(jié)六、參考文獻一、設計說明1.1 設計思路6個參賽者者每人控制一個開關，主持人控制總開關，搶答時置高電平，主持人置低電平時，系統(tǒng)復位可進行下一輪搶答。搶答時，最先搶中者相應的二級管發(fā)光，數(shù)碼管顯示相應的路數(shù)，蜂鳴器響5s，并且此時其他人再按下?lián)尨鹌鞑粫蟹磻尨鹜戤吅笮枰鞒秩诉M行復位。1.2模塊介紹 設計方案用到了兩個模塊：計時器和搶答器及數(shù)碼管顯示電路。計時器主要是用了74160和T觸發(fā)器及門電路，用來控制蜂鳴器的響應時間。搶答器及數(shù)碼管顯示電路包含6個D觸發(fā)器、6個發(fā)光二極管、1個74148優(yōu)先編碼器和

4、一個6輸入的與非門，第一個撥下開關置高電平后，相應的發(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，其他人再撥下開關并沒有影響。本次課程設計用到的設備還有蜂鳴器（內(nèi)鎖），如圖一所示，蜂鳴器模塊含有一個蜂鳴器BUZZER和一個跳線器JBUZZER。當使用蜂鳴是，此跳線器短接。同時獨立擴展下載版CPLD/FPGA的JP2_CF的SPEAKER接高電平時，蜂鳴器工作。本次課程設計還用到靜態(tài)共陽極數(shù)碼管（內(nèi)鎖），首先當控位“IO_DS1”為高電平時該數(shù)碼管有效選中，此時74148輸出二進制數(shù)通過譯碼后該數(shù)碼管顯示十進制數(shù)。1.3真值表表一 T觸發(fā)器真值表表二 74160真值表表三 D觸發(fā)器真值表二、原

5、理圖2.1 搶答器及數(shù)碼管顯示原理圖選手控制16號開關，主持人控制m開關，CLK為8HZ的輸入脈沖，L1L6為發(fā)光二極管，IODS1控制控位當它為高電平時靜態(tài)數(shù)碼管顯示（IOSD1接VCC始終保持為高電平），A3、A2、A1、A0分別接“1D0”“1D1”“1D2”“1D3”二進制數(shù)經(jīng)過譯碼后顯示搶答路數(shù)十進制數(shù)。主持人撥碼開關置到高電平，即進入搶答環(huán)節(jié)，如果有一個參賽選手按下?lián)芴栭_關，對應的D觸發(fā)器輸出高電平，對應的發(fā)光二極管亮，但經(jīng)過反相器后變?yōu)榈碗娖绞笰ND7，與門封鎖，此時六個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，所以在有一個人先搶答的前提下，其他選手搶答無效，而經(jīng)過反

6、相器的六個信號經(jīng)過74148譯碼后輸出三位二進制數(shù)A2、A1、A0加上A3端（固定接地）然后A3、A2、A1、A0接靜態(tài)數(shù)碼管四個端的1D3、1D2、1D1、1D0控制輸出的十進制。一輪搶答后主持人在控制異步清零端進行清零。清零完畢后支持人復位準備下一輪搶答。2.2 5s計時器原理圖將十進制74160通過異步清零法配置成五進制計數(shù)器。當輸入1HZ時的始終信號時，即可實現(xiàn)5s定時。將異步清零信號反向后即可獲得5s的高電平信號（呼叫聲）。當參賽選手按下?lián)尨痖_關（即此電路中的VCC），當QC、QB、QA輸出為000是OR3或門不能打開此時蜂鳴器不響，當QC、QB、QA輸出為001、010、011、1

7、00、101時OR3或門打開輸出高電平，此時蜂鳴器開始響，響五秒之后當QCQBQA變?yōu)?10時NAND2與非門輸出低電平，使CLRN引腳工作使QCQBQA全部清零。2.3 總原理圖如圖，六個參賽選手分別控制五個開關16，主持人控制一個撥碼開關m。有一人先搶答時，對應發(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)。一個人先按下?lián)艽a開關后其他參賽選手在搶答無效。一輪搶答后主持人利用m端需要進行復位（先置為低電平，后置為高電平）。四 仿真圖如圖，從波形圖中可以看出各項輸出輸入均符合要求。（1） 六人參賽，每人一個撥碼開關（2） 主持人用一個撥碼開關控制復位，先置地電平后置高電平，才可進行下一

8、輪搶答（3） 先搶中者對應的發(fā)光二極管亮，數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)（4） 有人搶答時蜂鳴5秒四、管腳鎖定及硬件連線輸入端鎖定： 1-PIN39 2-PIN40 3-PIN41 4-PIN44 5-PIN45 6-PIN46 m-PIN47 CLK-PIN197 CLK1-PIN198輸出端鎖定： L1-PIN12 L2-PIN13 L3-PIN14 L4-PIN15 L5-PIN17 L6-PIN18 F-PIN38 A0-PIN127 A1-PIN128 A2-PIN131 A3-PIN132 IOSD1-PIN94硬件連接：頻率組連接：18（8HZ）-PIN197 21(1HZ)-PIN198五

9、、 總結(jié)總結(jié)：通過本次EDA課程設計我學會了很多，收獲了很多，從當初的對EDA一點都不懂到現(xiàn)在能自己獨立完成從電路設計到軟件模擬再到上箱手動連接從而驗證實驗結(jié)果這些全部過程。在這一個星期的不斷摸索中，我學會并掌握了更多的知識，把從課本上的理論知識運用到在實際操作中，在不斷的失敗，不斷的改進電路圖，不斷的向別人請教指導中，我終于完成了這次設計，當連上試驗箱出現(xiàn)實驗結(jié)果的時候，不僅讓我感覺到了成功的欣喜，幾天的努力終于沒有白費，更讓我對自己有了信心。通過這一個星期的EDA課程設計，通過老師們的講解和自己的動手不但使我熟悉了EDA課程設計的基本思想和基礎知識，初步掌握了其應用軟件MAX-Plus的使

10、用，而且更為深入的體會了數(shù)字電路在現(xiàn)代高科技信息產(chǎn)業(yè)領域中的重要地位，通過簡單的電路設計，提高了我得獨立思考能力，通過連結(jié)實驗箱增強了我的動手能力，并延伸了我在課堂上學到的知識，作為一名工科學生，這樣的EDA課程設計是非常有意義的。在課程設計中，通過思考、發(fā)問，自己解惑并動手設計的過程，將課本上的知識學以致用，不僅強化了自己原有的知識體系，并擴展了自己的思維。經(jīng)過這次課程設計，我相信在以后的課程設計中我們會吸取經(jīng)驗教訓，做出更好的設計來。六 、參考文獻常丹華，數(shù)字電子技術基礎，電子工業(yè)出版社張強EDA課程設計指導書燕山大學課程設計評審意見表指導教師評語：該生學習態(tài)度 （認真 較認真 不認真）該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無）該生依賴他人進行設計情況 （有 無）平時成