八人治理竞赛抢答器课程设计报告

1、 武汉纺织大学 数字逻辑课程设计报告 题目： 智力竞赛抢答器逻辑电路设计 院 系： 数学与计算机学院 专业班级： 计科094 学 号： 0904681203 学生姓名： 颜昊 指导教师： 朱勇 年 月 日 一、 引言 数字逻辑课程设计是配合本课程课堂和实验教学的一个实践性教学环节。其目的是巩固所学知识，提高实验动手能力，加强综合应用能力，启发创新思维。其任务是让学生通过动手动脑进行数字逻辑电路中型系统的设计、安装、仿真、调试，巩固和应用所学的理论和实验技能；初步掌握应用FPGA和EDA开发工具设计大中型数字电路系统的设计流程、仿真、检测技术直至下载到实际物理器件进行实际物理测试的能力；提高设计

2、能力和实验技能，为以后进行毕业设计、电子电路的综合设计、研制电子产品打下基础。 二、系统介绍： 设计平台介绍；（描述本课程设计使用硬件平台的基本情况） 介绍开发的系统功能和解决的问题； 说明涵盖的知识点及技术难点分析。 三、设计任务及设计原理： 1 设计要求 组；8抢答组数为 、12、 能够迅速、准确地判出抢答者，同时能排除其它组的干扰信号，并能对抢中者有鸣叫和显示指示，用发光二极管指示； 3、 抢答时，当抢答开始后，抢答指示灯应闪亮。当有某组抢答时，抢答指示灯灭，最先抢答一组的灯亮，并发出声响。在抢答时间用完时，回答不出问题的，发出警告声音； 4、 必答时，必答定时灯亮，同时显示给出的必答时

3、间，以每秒减1的方式计数，直至0秒，此时仍然没有回答出问题的，发出警告声音； 5、必答与抢答的时间均取为10秒； 6、主持人应有复位按钮； 7、对抢答进行仿真，并纪录下仿真波形； 8、 设计由晶振电路产生1Hz标准秒信号的单元电路（实际秒脉冲由开发箱提供） 2 设计思路 （1）设计主体电路（即抢答器） （2）设计支路（计时器） 3 设计过程 3.1设计方案 所示：1抢答器总体方框图如图 抢答器总体方框图图1 其工作原理为：当抢答比赛开始时，主持人按下“开始/清零”开关，接通电源，抢答器开始工作，定时器倒计时，如选手在规定的时间内抢答，则抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示等一系列动作，当一

4、轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答。如在规定的时间内仍无人抢答，则计时器不会停止工作，直至时间结束时蜂鸣器发出声音报警宣告抢答结束，如果再次抢答必须由主持人再次执行上述操作。 3.2电路设计 所示：2抢答器电路如图 图2 数字抢答器电路图 该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是在有选手作答后其他选手按键操作无效。 工作过程：当抢答比赛开始时，主持人按下“开始/清零”按钮，接通电源，抢答器开始工作，选手（编号J1J8）按键作答，率先按键抢答的选手，会在CD4511译码器的输入端输入对应的的二进制编码，如：J1（0001），J2（00

5、10），J3（0011），J4（0100），J5（0101），J6（0110），J7（0111），J8（1000）。通过CD4511的译码，最后在数码显示管上显示，与此同时，译码器的信号反馈回译码器，使译码器“锁码”从而维持数码管显示的数值不变，（只要译码器上有信号输出，则其信号的或非门必为“0” ，反馈信号从CD4511的LE输入，控制译码器的锁码功能） 同时，计时器的电源控制是由电源与数码管反馈信号的“与门”“非门”控制，实现抢答 开始时，计时器工作。选手抢答，计时器停止工作的功能。 的逻辑引脚图与真值表如下：CD4511 图4 CD4511的逻辑引脚图 LT：做灯泡测试用，当LT=0，则

6、不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111， 使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正常解码。 BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时) 则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制设定初始值，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。 LE：数据锁码功能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具有数据锁码的记忆功数据供译码DCBA时的LE=0 中的暂存器会关闭，仅保存原来在IC 时，则LE=1 能。当器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输

7、出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0 转为1 之前的数据。 报警计时电路图： 报警电路必须具备以下三项功能： 抢答开始时，主持人按下“开始/清零”开关，计时器开始计时，抢答电路进入正常工作状态。 当参赛选手按动抢答键时，数码显示管显示选手号码，报警计时电路停止工作。 当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，比赛结束。 图5的工作原理是：比赛开始时，主按下“开始/清零”按钮，报警计时器电源接通，计时器开始工作，定时电路进行递减计时。在规定时间内如无人作答，则报警器被触发，发声警报，抢答结束。当选手在规定时间内按动抢答键时，抢答器的反馈信号使计时器停止工作。 报警电路图 5 下所示

8、：电源转换电路图6 图6 稳压电源转换电路图D11.5A的稳压电源。它由电源变压器，桥式整流电路如图所示电路为输出电压+5V、输出电流 ，和一只固定式三端稳压器(7805)极为简捷方便地搭成的。D4，滤波电容C1、C2的整C1和滤波电容交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1D4220V该电压GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(和在固定式三端稳压器流和滤波，LM7805的Vin的稳压便能在。此直流电压经过LM7805常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化) 稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。 4系统调试与结果 ）通过调节电阻设置定时时

9、间1（ ）调试报警电路。2（3） 定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。 （4）整个电路设计需要5V的直流电源，所以需要设计一个220V5V的转换电路。 5主要仪器与设备 数字电路实验箱 或 EDA 软件 Multisim10软件 CD4511BCD译码器芯片一块，或非门 芯片四快，与门芯片一块，三端稳压器(7805)非门芯片一块，单稳态电路一片，电压表一个。 一个， 二极管-13只，稳压二极管一只， 51010只,4.7kl只，5.1kl只， 100kl只，10k1只，15k1只， 68kl只。 1uF2只，10 uF2只， 蜂鸣器一

10、个，共阴极显示器只。 四、程序调试心得体会：在接到这个课题后，我一脸茫然，虽然对于很多从事电路设计的人来说，这或许不是一个复杂的课题，但是对我一个刚接触电路的大二学生来说，平时纯粹的理论学习早已淡化的实际操作，使我在这次设计中到处碰壁，真正只有接触后才知道一个理论与实际的差距，在理论中被忽略的小问题，也许在实际中就会成为一个无法解决的大问题，为了设计这个抢答器，我们从方案的讨论，电路的分析，到最后的电路的仿真测试，真正让我感觉到自己本身知识的匮乏，经验的不足，和自己学习的漏洞，对于电路的分析不够严谨，对元件性质的把握不够具体，现在成为我今后要克服的困难 五、参考文献： 1 朱勇,数字逻辑，中国铁道出版社，2007.12 （左对齐，宋体，五号） 2彭华林等编. 数字电子技术M. 长沙：湖南大学出版社，2004年 3金唯香等编. 电子测试技术M. 长沙：湖南大学出版社，2004年 4王贺明编.电工电子技术实验与设计M,北京:兵器工业出版社,1998年 年2001M. . 数字电子技术基础北京：高等教育出版社，5阎石 年2007M。北京