数字式竞赛抢答器综述

1、课程设计课程名称数字电子技术基础 题目名称 学生学院 广东工业大学课程设计任务书题目名称学生学院专业班级姓 名学 号一、课程设计的内容数字式竞赛抢答器。二、课程设计的要求与数据设计要求包括：1. 设计1个可容纳6组参赛队的数字式抢答器，每组设 1个按键，供抢答者使 用；2. 当1个抢答者抢答后，其他抢答者的按钮不起作用；3. 设置1个主持人复位按键，主持人复位后，允许抢答，当某组抢答后，由数 码管显示其组号；4. 开始抢答后，设置一个9s的倒计时显示。若9s内有某组抢答，则计时器停止 计时，显示当前计时值；若 9s到时仍无人抢答，计时停止，此时不允许抢答， 等待主持人复位；5. 设置1个计分电

2、路，每组开始预置10分，由主持人计分，答对1次计1 分, 答错1次扣1分。注：1.由于DE2板数码管数量有限，由于有 6组的分值均需要显示，所以有一部分组别的分值可以用指示灯来模拟显示;2. 抢答按键可以用开关进行模拟。三、课程设计应完成的工作1利用各种电子器件设计数字式竞赛抢答器;2.利用DE2板对所设计的电路进行验证；3. 总结电路设计结果，撰写课程设计报告四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1选择课程设计题目，分析题目要求及熟悉实验软 件。实验2号楼214、 2126月5号2查阅资料，提出设计方案并讨论，设计电路。实验2号楼214、 2126月10号6月18号3进行原理图输

3、入并调试电路实验2号楼214、 2126月19号4调试电路、改进实验2号楼214、 2126月19号5下载并检查实验2号楼214、 2126月19号6完成设计报口6月24号五、应收集的资料及主要参考文献1、参考资料：（1）电子技术综合设计与实践_DE2使用教程-打印版.pdf（2）Quartus II中的宏模块（含74系列逻辑器件）.pdf（3）DE2_pin_assignments.csv（4）Altera Quartus II入门教程（基于 Altera DE2板和原理图设计）.pdf(5) 数字电子技术基础(第五版)清华大学电子学教研组 编2、参考元器件：优先编码器 74IS148、锁存

4、器74IS279、译码器74ls47、分频器74IS292、单时钟同步十进制加/减法计数器74IS190发出任务书日期:计划完成日期：主管院长签章：年 月曰指导教师签名：年 月 日基层教学单位责任人签章:摘要该课程设计内容主题为数字式竞赛抢答器， 主体部分为抢答电路，扩展部分 为对错判断电路。主体部分实现功能是：主持人允许抢答，第一个选手抢答后其 他选手无法抢答，通过电路最终在显示电路上实现对第一位抢答选手编号的显 示。如果允许抢答后9秒没有人抢答，电路实现不能抢答的功能。拓展部分实现 功能：主持人对选手回答情况进行对错显示。此课程设计主要是以数字电子技术基础（第五版）为知识基础做出。目录第一

5、章系统结构及其工作原理 1.第二章 单元电路设计1.一、主体部分2.二、扩展部分3.第三章电路连接与逻辑分析 3.一、电路连接 .3.二、电路逻辑分析3.三、电路缺陷4.第四章总结体会4.附录 5.第一章系统结构及其工作原理根据设计题目要求可拟出定时抢答器的总体框图如图1所示。它由主体电路和拓展电路两部分组成，主体电路完成基本的抢答功能，扩展电路完成各选手的得分显示功能。（由于此次时间较为紧迫，扩展电路没有及时作出，取之是主持人对答题对错的判断）。2图1抢答器基本框图抢答器的工作过程是：接通电源时，主持人将按键打到“ T,计数器开始倒计时，编码器 电路工作，直到有人抢答，优先编码电路将数据传输

6、到锁存电路进行锁存，通过译码器输出 显示。第一个人抢答之后，优先编码器通过锁存器，把“有人抢答”信号传到编码器，使得 编码器输出端被封锁到高电平状态，抢答按钮无效。如若无人抢答，倒计时9秒后，倒计时电路将“倒计时结束”信号传输给编码电路，同样使得编码器输出端被封锁在高电平状态， 抢答按钮无效。一切结束之后，主持人将按钮打到“ 0”电路复位，恢复到初始状态，等待主 持人再打到“ 1”才可开始抢答。第二章单元电路设计374143L0QN-01N0EONA03NGSNA3-04NAON沁0AIN:6hlA2N0-7N0EinJi74279LYS11NJS12NoR1NS2NQ1R2NQ2cS31NQ

7、3S32N04oR3NS4NcR4Nin stSRtkAT CH,r图3锁存器74IS279747L0AOSoc0DLTN0EL:RBINOFbin0GRBONinst BCD3 7SEGr图2优先编码器74IS148图4译码器74IS47J74190LLDN一AQABQECQC匚DQCGNMXMIDNUP RCCCLK图6单时钟同步十进制加/减法计数器74IS1908Infmfs | OutputSN*RN | QH H | QoL H | HH L | LL L |H*图774IS279真值表一、主体部分：抢答电路1、优先编码电路：该设计由优先编码器74ls148组成如图2，实现其抢答按钮

8、有“0N”到“7N”，由于设计要求6个抢答按钮，而且该编码器为低电平有效，故 此设计将“ 0N”与“ 7N”输入端接高电平即“ VCC ”。2、锁存电路：该设计由锁存器 74IS279组成，如图3,观察74ls279门电路可以 发现它是由4个SR触发器构成，该锁存器能够锁存信号，同时根据其真值表（图7）可以观察到其输入端低电平有效，由此与优先编码器输入端的低电平有效的两个低电平有效，从而使得最后输出端能够是高电平编码输出。3、 译码器电路：该设计由74IS47组成，如图4。译码器直接接数码管的7个端 口，就可以根据显示抢答选手的编号。4、倒计时电路：该设计由分频器 74IS292以及单时钟同步

9、十进制加/减法计数器 74IS190组成分别如图5、6所示。根据课程设计要求，需要每秒1个脉冲，故在 此过程中将分频器A、D、E三个端口接高电平，B、C接低电平，实现每1.4秒 一个脉冲。单时钟十进制加/减法计数器74IS190实现。将置数端A、D接高电平， E、C接低电平为“1001 ”对应十进制编码为“ 9”，输出端为“ 000”作为一个信号通过电路设计使得计数器停止工作，等待主持人复位。、扩展部分：对错判断电路紳点止匸n pin_name2 rin|ii h H i|iiiMi|iiiBVpii|iiHiHVallalMSrFiiiamel1=丁卿亍?buTPijf pin_name10

10、图8对错判断电路输入端为主持人的对错按键，输出端连接 LED灯，主持人根据对错亮出相应 的灯色第三章电路连接与逻辑分析Nil name7匚于曬野t7414Bpin nanieli府tpin nanie4 r: i容t .pin names罰t列佃WlJMflM IINaGSH删AONwA1N6N側7WEHENCODERS11NS1ZHR1I1S2MR2NS31NS32NR3NS4NR4N:一：i-q.rq.TOAOBOCODOEOFOGON -7 B -=:udltns1-亦包U pin iiamBliSAI.TWTpin3Hfi17output |：. pin_ri3ne1S ajtfuti

11、、pmane19:.IJI iiiril!； 亠；F-：|:.|：iii_ i；irii!；1aaaa-(zz pirLMmtZZpin.rianeg匚匚卄时_nsCO T0 7SEG中丿打S74四20 E CLRNCLK1CLK2BTF1TP2TP3Q.nERFn nrviTTtr74190NLDA 日 UD44/n-J囘IN A B c D B -!;jlrrrrrTTPgOBocooOEOFOG册(ZZ iii_nafne23mtprnarne24jPtfnurr ：i j naneas _“斗;:j(LWT曲的 nam&2B二九t : pn ndT29 图9抢答电路一、电路连接：如图9

12、所示二、电路逻辑分析：1、 当主持人的按键为“ 0”低电平时，没有人按键的情况下，优先编码器74IS148 的GSN(Yes)即为“1”高电平，锁存器S4N和R4N端口就分别为“ 1” “0” 根据真值表Q4输出端为“0”。单时钟同步十进制加/减法计数器74IS190中LDN 为“ 0”低电平，此时输出一直为预置数，其他电路不工作。2、当主持人按键为“1”高电平时：(1) 、只要是还没有人抢答情况下：优先编码器74IS148的GSN （Yes）即为“1”咼电平，锁存器S4N和R4N 端口就分别为“ 1” “ 1”根据真值表为保持原来的状态，所以 Q4仍然输出为“ 0” 根据电路连接，优先编码器

13、编码器 EIN端口也为“ 0”。（2）、当有人抢答时：优先编码器74IS148的GSN（Yes）即为“ 0”高电平，锁存器输出端口 Q4 为“1”，根据电路连接，最后优先编码器 EIN端口为“ 1”，优先编码器的输出 端被封锁在高电平状态，所有输出都为“ 1”信号到锁存器都是保持状态，根据 电路连接，此时计数器也处于保持状态。（3）、9秒倒计时结束：根据电路连接，单时钟同步十进制加/减法计数器74IS190此时输出为“000” 所以根据电路连接优先编码器编码器 EIN端口也为“ 1”，优先编码器输入端口 被封锁。三、电路缺陷：当主持人按键为“ 0”低电平时没有封锁掉编码器输出端，按照图9的电路图，则若是在这种状态下（主持人按键为“ 0”），有选手按下选择键，则会出现 译码器74IS47通过数码管显示出选手的编号，会出现混乱。所以建议是将74IS47 的BIN端口接让主持人的按键直接控制而不是接电源VCC。；“m埶pjywftm：1N2MEOH3H4AQH訓41H醐JHCTPIDmETP3aCLC1CLiQE-LDNA3BQECQCDQDGNM；创DNUPRCO 皿 17ad；74?7A sum SH2N AikRIHS4HnzSWAfi.：4-LTNCRfih Cf06RB