燕上大学-5人抢答器-课程设计

燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 学院（系）： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位：电子实验中心 学 号学生姓名专业（班级）设计题目抢答器设计技术参数五人参赛，每人一个按钮主持人一个按钮，按下开始(具有复位功能)后，才能开始抢答先抢中者对应的指示灯亮有人抢答时，蜂鸣5s，然后自动停止设计要求用拨码开关设定主持人及参赛者按钮用红色信号指示灯组L1-L5表示对应参赛者指示灯使用数码管显示抢答路数工作量学会使用Max+PlusII软件和实验箱；独立完成电路设计，编程下载、连接电路和调试；参加答辩并书写任务书。工作计划1. 了解EDA的基本知识，学习使用软件Max+PlusII，下发任务书，开始电路设计；2. 学习使用实验箱，继续电路设计；3. 完成电路设计；4. 编程下载、连接电路、调试和验收；5. 答辩并书写任务书。参考资料数字电子技术基础.阎石主编.高等教育出版社.EDA课程设计B指导书.指导教师签字 基层教学单位主任签字金海龙说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2012年 3 月 日 目录一、设计说明1.1 设计思路1.2 模块介绍1.3真值表二、原理图2.1 5s计时器原理图2.2 5人抢答器原理图及数码管显示电路2.3 总原理图三、波形仿真图四、管脚锁定及硬件连线五、总结六、参考文献一、设计说明1.1 设计思路 5个参赛者者每人控制一个开关，主持人控制总开关，抢答时置低电平，主持人置高电平时，系统复位可进行下一轮抢答。抢答时，最先抢中者相应的二级管发光，数码管显示相应的路数，蜂鸣器响5s，并且此时其他人再按下抢答器不会有反应。抢答完毕后需要主持人进行复位。1.2模块介绍 设计方案用到了两个模块：计时器和抢答器及数码管显示电路。计时器主要是用了74160和T触发器及门电路，用来控制蜂鸣器的响应时间。抢答器及数码管显示电路包含了5个D触发器、5个发光二极管、1个74148优先编码器和一个5输入的与非门，第一个拨下开关置高电平后，相应的发光二极管亮、数码管显示抢答路数并封锁D触发器，其他人再拨下开关并没有影响。本次课程设计用到的设备还有蜂鸣器（内锁），如图一所示，蜂鸣器模块含有一个蜂鸣器BUZZER和一个跳线器JBUZZER。当使用蜂鸣是，此跳线器短接。同时独立扩展下载版CPLD/FPGA的JP2_CF的SPEAKER接高电平时，蜂鸣器工作。本次课程设计还用到静态共阳极数码管（内锁），首先当控位“IO_DS1”为高电平时该数码管有效选中，此时74148输出二进制数通过译码后该数码管显示十进制数。1.3真值表二、原理图2.1 5s计时器原理图 此计时器由74160，T触发器和各种门电路组成，它的作用是控制蜂鸣器响应5秒后是蜂鸣器停止。 当参赛选手按下抢答开关（即此电路中的VCC）,三输入与门AND3打开，使74160的CLK端输入脉冲，此计时器开始计时。当QC、QB、QA输出为000是OR3或门不能打开此时蜂鸣器不响，当QC、QB、QA输出为001、010、011、100、101时OR3或门打开输出高电平，此时蜂鸣器开始响，响五秒之后当QCQBQA变为110时NAND2与非门输出低电平，使CLRN引脚工作使QCQBQA全部清零。但要想使蜂鸣器不继续响以此同时就必须让AND3三输入门关闭，当QCQBQA输入为110时AND2与门从输出零变为一，使T触发器的时钟输入端输入一个上升沿Q端输出从零变为一，经过反相器后变为低电平使AND3输出零，从而使74160的CLK端停止输入脉冲信号，此时74160停止工作，并且74160输出变为000，则蜂鸣器停止蜂鸣。此时计数器要想进行下一轮抢答，T触发器的清零端就必须有主持人控制，清零后才能继续下一轮的抢答。2.2 抢答器及数码管显示电路图参赛选手分别控制15拨码开关，RD端有主持人控制，CLK2为10HZ的输入脉冲。LED1LED5为发光二极管，IODS1控制控位当它为高电平时静态数码管显示，A3、A2、A1、A0分别接“1D0”“1D1”“1D2”“1D3”二进制数经过译码后显示抢答路数十进制数。 主持人拨码开关置到低电平，即进入抢答环节，如果有一个参赛选手按下拨号开关，对应的D触发器输出高电平，对应的发光二极管亮，但经过反相器后变为低电平使AND5与门封锁，此时五个D触发器的CLK输入端没有脉冲输入，D触发器全部封锁，所以在有一个人先抢答的前提下，其他选手抢答无效，而 经过反相器的五个信号经过74148译码后输出三位二进制数A2、A1、A0加上A3端（固定接地）然后A3、A2、A1、A0接静态数码管四个端的1D3、1D2、1D1、1D0控制输出的十进制数还有经过反相器的五个信号通过NAND5与非门后控制IO_DS1控制数码管是否显示。一轮抢答后主持人在控制异步清零端进行清零。清零完毕后支持人复位准备下一轮抢答。2.3总原理图 如图八，五个参赛选手分别控制五个开关15，主持人控制一个拨码开关RD。有一人先抢答时，对应发光二极管亮、蜂鸣器响五秒后停止并且数码管显示抢答路数。一个人先按下拨码开关后其他参赛选手在抢答无效。一轮抢答后主持人利用RD端需要进行复位（先置为高电平，后置为低电平）。三、波形仿真图如图九，从波形图中可以看出各项输出输入均符合要求。（1） 五人参赛，每人一个拨码开关（2） 主持人用一个拨码开关控制复位，按下复位键，才可进行下一轮抢答（3） 先抢中者对应的发光二极管亮，数码管显示抢答路数（4） 有人抢答时蜂鸣5秒四、管脚锁定及硬件连线五、总结 经过一周的EDA课程设计，虽然紧张，有时候觉得没有头绪，但是更多的时候我是觉得喜悦，喜悦着自己在这一周里每时每刻都在获得新的知识与技巧。回想刚刚拿到题目时的困惑，出现错误时的反复修改，落下了细节而自责，画电路图的粗心大意的导致模拟的时候波形错误，但是看到最后能得到和任务书一样的设计要求时，这一切都是值得的，心里由衷的幸福。 参考文献 燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生学习态度 （认真 较认真 不认真） 该生迟到、早退现象 （有 无）该生依赖他人进行设计情况 （有 无）平时成绩： 指导教师签字： 2012 年 3 月 16 日图面及其它成绩：