电子技术课程设计 数字式竞赛抢答器.doc

电子技术课程设计数字式竞赛抢答器 学院： 专业、班级： 姓名： 学号： 指导老师： 目录一、 设计任务与要求1二、 总体框图 1三、 选择器件 2四、 功能模块 3五、 总体设计电路图10设计心得体会 数字式竞赛抢答器一、 设计任务与要求在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。 同时，还可以设置计分、犯规及奖惩记录等多种功能。本设计的具体要求是：（1） 设计一个可容纳4组参赛者的数字智力抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。（2） 电路具有第一抢答信号的鉴别功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示抢答者的组别，同时扬声器发出“嘟嘟”的双音音响，且持续2-3秒。此时，电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用。（3） 设置计分电路，每组在开始时预置成00分，抢答后由主持人计分，答对一次加10分，否则减10分。二、 总体框图根据系统设计要求可知，系统的输入信号有：各组的抢答按钮A、B、C、D,系统清零信号CLR,计分复位端RST,加分按钮ADD;系统的输出信号有：四个组抢答成功与否的指示灯控制信号输出端口LEDA、LEDB、LEDC、LEDD，抢答成功组别显示的控制信号若干，各组计分动态显示的控制信号若干。本系统应具有的功能有：第一抢答信号的鉴别和琐存功能；各组得分的累加的动态显示功能。由以上分析可知，可将整个系统分为两个主要模块：抢答鉴别模块QDJB；抢答计分模块JFQ。对于需要显示的信息，需要接译码器，进行显示译码。整个系统的组成框图如图（一）所示。 图（一） 数字式抢答器的组成框图系统的设计思路如下：当主持人按下使能端时，A、B、C、D四位抢答者谁最先抢答成功则此选手的台号灯(LEDA-LEDD)将点亮，并且主持人前的组别显示数码管将显示出抢答成功者的台号；接下来主持人提问，若回答正确，主持人按加分按钮ADD，抢答计分模块JFQ将给对应的组加分，并将该组的总分显示在对应的选手计分数码管JF2_A-JF0_A、JF2_B_JF0_B、JF2_C-JF0_C、JF2_D-JF0_D上。完成第一轮抢答后，主持人清零，接着重新开始，步骤如上。三、选择器件 在此设计电路中用到的器件有JFQ、QDJB、YMQ。（1）计分器 当其中一位选手抢答并回答问题正确，此模块实现加分功能。（2）鉴别器四位选手谁先抢答，则显示该选手，进行鉴别功能。（3）译码器此模块将显示抢答成功者的组别。 四、功能模块1、计分器电路JFQ的VHDL源程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY JFQ IS PORT(RST:IN STD_LOGIC; ADD:IN STD_LOGIC; CHOS:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); AA2,AA1,AA0,BB2,BB1,BB0:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); CC2,CC1,CC0,DD2,DD1,DD0:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END ENTITY JFQ;ARCHITECTURE ART OF JFQ IS BEGIN PROCESS(RST,ADD,CHOS)IS VARIABLE POINTS_A2,POINTS_A1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE POINTS_B2,POINTS_B1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE POINTS_C2,POINTS_C1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE POINTS_D2,POINTS_D1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGINIF(ADDEVENT AND ADD=1) THEN IF RST=1 THEN POINTS_A2:=0001;POINTS_A1:=0000; POINTS_B2:=0001;POINTS_B1:=0000; POINTS_C2:=0001;POINTS_C1:=0000; POINTS_D2:=0001;POINTS_D1:=0000; ELSIF CHOS=0001 THEN IF POINTS_A1=1001THEN POINTS_A1:=0000; IF POINTS_A2=1001THEN POINTS_A2:=0000; ELSE POINTS_A2:=POINTS_A2+1; END IF; ELSE POINTS_A1:=POINTS_A1+1; END IF; ELSIF CHOS=0010THEN IF POINTS_B1=1001THEN POINTS_B1:=0000; IF POINTS_B2=1001THEN POINTS_B2:=0000; ELSE POINTS_B2:=POINTS_B2+1; END IF; ELSE POINTS_B1:=POINTS_B1+1; END IF; ELSIF CHOS=0100THEN IF POINTS_C1=1001THEN POINTS_C1:=0000; IF POINTS_C2=1001THEN POINTS_C2:=0000; ELSE POINTS_C2:=POINTS_C2+1; END IF; ELSE POINTS_C1:=POINTS_C1+1; END IF; ELSIF CHOS=1000THEN IF POINTS_D1=1001THEN POINTS_D1:=0000; IF POINTS_D2=1001THEN POINTS_D2:=0000; ELSE POINTS_D2:=POINTS_D2+1; END IF; ELSE POINTS_D1:=POINTS_D1+1; END IF; END IF; END IF; AA2=POINTS_A2;AA1=POINTS_A1;AA0=0000; BB2=POINTS_B2;BB1=POINTS_B1;BB0=0000; CC2=POINTS_C2;CC1=POINTS_C1;CC0=0000; DD2=POINTS_D2;DD1=POINTS_D1;DD0=0000; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;功能仿真如下 计分器电路JFQ仿真图 当复位端清零，四位选手各组别分数将为零，当给A加分时，POINTS-A2=1，POINTS-A1=0，实现了加分功能。2、抢答鉴别电路QDJB的VHDL源程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY QDJB IS PORT(CLR: IN STD_LOGIC; A,B,C,D: IN STD_LOGIC; A1,B1,C1,D1: OUT STD_LOGIC; STATES: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END ENTITY QDJB;ARCHITECTURE ART OF QDJB IS CONSTANT W1: STD_LOGIC_VECTOR:=0001; CONSTANT W2: STD_LOGIC_VECTOR:=0010; CONSTANT W3: STD_LOGIC_VECTOR:=0100; CONSTANT W4: STD_LOGIC_VECTOR:=1000; BEGIN PROCESS(CLR,A,B,C,D)IS BEGIN IF CLR=1THEN STATES=0000; ELSIF (A=1AND B=0AND C=0AND D=0) THEN A1=1; B1=0; C1=0; D1=0;STATES=W1; ELSIF (A=0AND B=1AND C=0AND D=0) THEN A1=0; B1=1; C1=0; D1=0;STATES=W2; ELSIF (A=0AND B=0AND C=1AND D=0) THEN A1=1; B1=0; C1=1; D1=0;STATES=W3; ELSIF (A=0AND B=0AND C=0AND D=1) THEN A1=0; B1=0; C1=0; D1=1;STATESDOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7=0000000; END CASE; END PROCESS; END ARCHITECTURE ART;功能仿真如下： 译码电路YMQ仿真图当AIN4为0000时输出DOUT7为3F。当AIN4为0001时输出DOUT7为06。当AIN4为0010时输出DOUT7为5B。当AIN4为0011时输出DOUT7为4F。当AIN4为0100时输出DOUT7为66。当AIN4为0101时输出DOUT7为6D。当AIN4为0110时输出DOUT7为7D。当AIN4为0111时输出DOUT7为07。当AIN4为1000时输出DOUT7为7F。当AIN4为1001时输出DOUT7为6F。由以上的仿真结果与译码器的功能能够对应上的。由此证明了此模块是正确的。可以在下面的实验中直接调出使用。QDJB的STATE3.0与JFQ的CHOS3.0和YMQ的AIN43.0连接。五、 总体设计电路图 抢答器顶层电路原理图 A、B、C、D四位选手谁最先抢答成功，则此选手的台号灯（LEDA-LEDD）就变亮，若选手回答问题正确，将对其进行加分，若回答错误，则给抢答成功组减分，并将该组的总分显示在对应的选手计分数码管JF2_A-JF0_A、JF2_B-JF0B、JF2_C-JF0C、JF2_D-JF0_D上。完成第一轮抢答后，主持人清零，接着重新开始，步骤如上。 抢答器整个系统的仿真图由仿真图可知，当RST=1，CLR=1，ADD=0，A=1，B=0，C=0，D=0，则LEDA=1。ZBXS6.0=8F，JF2-A3.0=0，JF1-A3.0=0，JF-A3.0=0。由于管脚太多，实验箱上只能接有限多个管脚，管脚分配情况如下：管脚编号管脚定位27CLR28A29B30C38D42RST44ADD47LEDA48LEDB49LEDC50LEDD59JF2_A360JF2_A261JF2_A162JF2_A0 管脚分配图在EDA实验箱上验证所设计的电路，CLR接高频率，A、B、C、D四个选手接高低电平，鉴别器的输出分别接指示灯，译码器的输出接LED数码管，加分器的输出将接计分显示译码器。当主持人按下使能端时，四个选手同时开始进行抢答，若A第一个抢答时，即当A接到高电平时，A灯将变亮，若回答问题正确，则主持人将对其进行加分，显示在该组别的译码器上。六、 设计心得体会三周的课程设计，给我印象最深的是要设计一个成功的电路， 必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路单元的连接及电路的细节设计上 ，如每个模块都必须通过VHDL语言来生成，以便调用。在多种方案的选择中，我仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。通过课程设计，使我们将课堂上的理论知识有了进一步的了解，并增强了我对数字电子技术这门课程的兴趣。此次实验还运用了EDA的知识，对MAXPLUS进行了进一步利用和掌握,操作更加熟练。了解了更多元器件的工作原理。但同时也表明了我在知识方面掌握的不足，在