四人搶答器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）四人搶答器的設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)借助于quartus軟件在計(jì)算機(jī)上仿真制作了四人搶答器。在搶答類競賽中，通過選手按動按鍵的先后，判定由哪位選手回答問題，并且實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)和對選手加減分的功能。本設(shè)計(jì)分為四個(gè)模塊分別設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊完成不同的功能，分別實(shí)現(xiàn)搶答器的不同功能，各個(gè)模塊共同作用，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)的總體功能。然后在quartus軟件中通過波形仿真，檢驗(yàn)該設(shè)計(jì)的具體功能與要求相一致，實(shí)現(xiàn)了四人搶答器的相關(guān)功能關(guān)鍵詞：quartus 搶答器 仿真 搶答器電路、倒計(jì)時(shí)電路、報(bào)警電路、時(shí)序控制 answer four device英文題目abstractthis design

2、asks for help from quartus the software imitate on board at the computing true manufactured 4 people to rob to answer a machine.pass contestant in the middle of robbing and answering a type of rivalry according to move a key successively, judgement from which contestant answer back a question, and c

3、arry out to pour timekeeping and add and subtract the function in deci to the contestant.this design is divided into four mold masses to design respectively, each mold mass function with different completion, the realize robs the different function of answering the machine respectively, each the mol

4、d mass act together to carry out the whole total function for designing.then in quartus imitate through a waveform really in the software, inspect concrete function and request of the design to mutually accord, carried out 4 people to rob the related function of answering the machine. key words: qua

5、rtus，simulation，answer four device1目錄前言1第1章 緒論21.1 搶答器設(shè)計(jì)要求21.2 基本功能21.3 擴(kuò)展功能2第2章 單元電路32.1 主控制模塊32.1.1 主要功能32.1.2 電路圖32.1.3 電路圖分析42.2 計(jì)分模塊42.2.1 主要功能42.2.2 電路圖52.2.3 電路圖分析62.3 10s倒計(jì)時(shí)模塊72.3.1 主要功能72.3.2 電路圖72.3.3 電路圖分析72.4 100s倒計(jì)時(shí)模塊72.4.1 主要功能72.4.2 電路圖82.4.3 電路圖分析82.5 警示音模塊92.5.1 主要功能92.5.2 電路圖92.5.3

6、 電路圖分析9第3章 總體設(shè)計(jì)圖103.1 搶答器總設(shè)計(jì)圖103.2 搶答器工作原理圖11結(jié) 論12謝 辭15參考文獻(xiàn)15前言現(xiàn)今，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企事業(yè)單位及社會團(tuán)體組織中，它為各種知識競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。對于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時(shí)用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。選手們都站在同一個(gè)起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。本文介紹了一種用74系列常用集成電路設(shè)計(jì)的高分辨率的4路搶答器。該搶答器為全數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，

7、具有分組數(shù)多、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有優(yōu)先能力、定時(shí)功能及復(fù)位功能。主持人通過控制開關(guān)使搶答器達(dá)到定時(shí)、復(fù)位的功能洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒論1.1搶答器設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)4人搶答時(shí)每人的分?jǐn)?shù)累加，倒計(jì)時(shí)顯示答題時(shí)間：每人設(shè)置一個(gè)搶答按鈕。顯示最快搶答選手的編號，并響鈴。選手分?jǐn)?shù)預(yù)置為50分，主持人控制加減分?jǐn)?shù)，每次加減都是1分。提前搶答和超時(shí)搶答響鈴，并顯示選手編號。1.2基本功能1、可同時(shí)4名選手參賽，他們的編號分別為1、2、3、4，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕編號與選手編號相對應(yīng)分別為s1、s2、s3、s4。2、節(jié)目支持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清

8、零和搶答3、數(shù)字搶答器的應(yīng)具有數(shù)碼鎖存、顯示功能。搶答開始后，如果有選手搶答按鈕，編號立即鎖存，并在數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示，封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。先搶答的選手編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止1.3擴(kuò)展功能1、定時(shí)搶答器功能。搶答器定時(shí)為10秒，主持按下開始鍵后，定時(shí)器開始工作，開始倒計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示出來，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲響。2、參賽選手在設(shè)定時(shí)間內(nèi)搶答（10s），搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示的選手編號和搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。3、當(dāng)定時(shí)搶答時(shí)間已到，還沒人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手搶答，時(shí)間顯示00

9、第2章 單元電路2.1主控制模塊： 2.1.1主要功能主控制電路的主要功能有兩個(gè)：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用：二是要使其他選手的按鍵操作無效。 2.1.2電路圖：圖2-1-1 主控制部分電路圖圖2-1-2 主控制部分電路圖的封裝圖 2.1.3 電路圖分析：該電路有四個(gè)輸入和三個(gè)輸出：en為使能端，只有當(dāng)en為1時(shí)，該電路才能正常工作，為0時(shí)輸出保持en端變化前的值不變；kclr端為清零端，在新一輪搶答之前給它一段時(shí)間高電平，是輸出選手號為0；start端為開始控制，當(dāng)清零后，給該端口一個(gè)上升沿脈沖，“jishi”端口變?yōu)楦唠娖?，控?0s計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，

10、選手就可以搶答了，否則選手按鍵無效；s3.0為四個(gè)選手的搶答端口，當(dāng)有選手按下鍵時(shí)，q3.0端口輸出選手的號碼，sound置為高電平，控制聲音輸出。部分波形圖如下：圖2-1-3 主控制部分電路圖2.2計(jì)分模塊 2.2.1 主要功能該部分電路主要是給選手加分或者減分，并將分?jǐn)?shù)保持到下次變更以前，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)的累加、累減。 2.2.2 電路原理圖圖2-2-1 計(jì)分部分電路圖圖2-2-2 計(jì)分部分封裝電路圖 2.2.3 電路原理圖分析 該部分電路主要實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)選手加分、減分。主要部分用兩個(gè)74190組成了一個(gè)模100計(jì)數(shù)器，和其他器件共同實(shí)現(xiàn)了所要求的功能。其中，rest是復(fù)位端口，比賽開始時(shí)，由主持人

11、（點(diǎn)擊按鍵即可）控制給其一段時(shí)間高電平，使四位選手的分?jǐn)?shù)置為50。chose端口是選手選擇鍵，選擇搶到答題機(jī)會的選手。dnup鍵是加分、減分選擇端口，和clk端口配合，實(shí)現(xiàn)對選手的加分、減分，當(dāng)dunp為0時(shí)，點(diǎn)擊clk鍵對所選選手加分，dunp為1時(shí)，點(diǎn)擊clk鍵對所選選手減分。部分仿真波形圖如下：圖2-2-3 計(jì)分部分波形圖2.3 10s倒計(jì)時(shí)模塊2.3.1 主要功能： 主持人按下“start”鍵時(shí)，10s倒計(jì)時(shí)開始，當(dāng)顯示0s時(shí)表示10s內(nèi)無人搶答，則保持0不變 ，并輸出一個(gè)報(bào)警信號。2.3.2 10s計(jì)時(shí)部分電路圖圖2-3-1 10s計(jì)時(shí)部分電路圖圖2-2-2 10s計(jì)時(shí)部分封裝電路圖

12、2.3.3 電路圖分析 該部分由一個(gè)74192組成，實(shí)現(xiàn)10s倒計(jì)時(shí)，當(dāng)en為1時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)顯示0時(shí)，sound輸出高電平，控制聲音電路發(fā)聲。2.4 100s計(jì)時(shí)模塊 2.4.1 主要功能主有選手按下?lián)尨疰I時(shí)，100s倒計(jì)時(shí)開始，當(dāng)顯示00s時(shí)表示100s答題時(shí)間已到，則保持00不變 ，并輸出一個(gè)報(bào)警信號。若在100s內(nèi)答題完畢，由主持人按下主控制電路的clr鍵，計(jì)時(shí)器重置為99。 2.4.2 計(jì)時(shí)部分電路圖：圖2-4-1 100s計(jì)時(shí)部分電路圖圖2-4-2 100s計(jì)時(shí)部分封裝電路圖 2.4.3 電路圖分析： 該部分電路主要是由兩個(gè)74193計(jì)數(shù)器組成的模100計(jì)數(shù)器，其時(shí)鐘輸入端通過一個(gè)

13、與門與en端口共同配合，控制計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)的開始和復(fù)位，h、l端口分別顯示時(shí)間的高位和地位，當(dāng)計(jì)時(shí)器顯示00時(shí)，表示答題時(shí)間已到，sound端口輸出高電平。其部分波形圖如下：圖2-4-3 計(jì)時(shí)部分波形圖2.5 警示音模塊2.5.1 主要功能輸入信號01，只輸出小于一個(gè)時(shí)鐘周期的高電平。2.5.2電路圖圖2-4-1 警示音部分電路圖圖2-4-2 警示音部分封裝電路圖2.5.3 電路圖分析 clk為脈沖信號輸入端，當(dāng)in由低電平變?yōu)楦唠娖胶?，在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿時(shí)，sound端口開始輸出一個(gè)段半個(gè)時(shí)鐘周期的高電平，其后又變?yōu)榈碗娖剑则?qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出一聲警示音。其部分電路圖如下：圖2-4-3警示音部

14、分波形圖第3章 總體設(shè)計(jì)圖3.1 搶答器總設(shè)計(jì)圖圖3-1-1搶答器總體設(shè)計(jì)圖圖3-1-2搶答器總體設(shè)計(jì)封裝圖3.2 搶答器工作原理3.2.1 各個(gè)端口的含義：輸入輸出en使能端，高電平有效a、b、c、d選手得分輸出clr選手號清零，高電平有效xuanshou選手號輸出start搶答開始，高電平有效h、l100s倒計(jì)時(shí)s3.0選手搶答按鈕sound聲音輸出clk時(shí)鐘脈沖shimiao10s倒計(jì)時(shí)rest選手分?jǐn)?shù)重置按鈕dnup加分、減分選擇nop加分、減分脈沖表3-2-1 各端口的含義3.2.2 操作流程及相應(yīng)波形圖首先，比賽開始時(shí)，由主持人按下en鍵，然后按下clr鍵和rest鍵，分別使選手號

15、為0和分?jǐn)?shù)顯示為50，此時(shí)選手按鍵不起作用。然后主持人按下start鍵，搶答開始，10s倒計(jì)時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)有選手搶答時(shí)，10s倒計(jì)時(shí)結(jié)束，重置為9，當(dāng)沒有選手搶答時(shí)，則計(jì)時(shí)器顯示0時(shí)，停止，揚(yáng)聲器發(fā)出一個(gè)警示音。由主持人按下start鍵，置為9，開始下一輪搶答。當(dāng)某個(gè)選手第一個(gè)按下?lián)尨鸢粹o時(shí)，100s倒計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)答題正確時(shí)，主持將dnup鍵置0，然后按一下nop鍵，給這位選手加一分，若答題錯(cuò)誤或超出限定時(shí)間，則主持人將dnup置1，然后按一下nop，給這位選手減一分。另外，當(dāng)超出答題時(shí)間時(shí)，將會輸出一個(gè)高脈沖，使揚(yáng)聲器發(fā)出一個(gè)警示音。本輪結(jié)束后，由主持人按下start鍵

16、，開始下一輪比賽。其工作波形圖如下：圖3-2-1四號選手搶答加一分波形圖圖3-2-2三號選手搶答減一分波形圖圖3-2-3無選手搶答波形圖圖3-2-4選手答題超時(shí)波形圖15 結(jié)論這次的課程設(shè)計(jì)，讓我受到了很大的挑戰(zhàn)，從原來基礎(chǔ)薄弱，通過對知識的理解，對器件的仿真論證，使我對一些器件的功能和使用有了很大的認(rèn)識。課設(shè)時(shí)分析了好多電路，設(shè)計(jì)了很多才選出想要的組合，通過仿真、實(shí)驗(yàn)，最終達(dá)到了設(shè)計(jì)的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了四人搶答，包括搶答部分，答題倒計(jì)時(shí)，主持人加減分等。由于本搶答器牽涉知識面廣，再加上時(shí)間的倉促，水平的不足，系統(tǒng)中難免有漏洞和不足之處。例如沒能在仿真時(shí)加上報(bào)警的聲音控制，也沒能很好的控制每個(gè)模塊的

17、始終端等。下一階段的主要工作：將以現(xiàn)有的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)一步綜合完善，使其性能更好、控制準(zhǔn)確度更高，而且進(jìn)行實(shí)物焊接，制作出實(shí)物的搶答器元件。謝 辭通過本次設(shè)計(jì)，我深刻體會到學(xué)術(shù)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性、規(guī)范性，掌握了基本的研究方法，逐漸形成了較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。本設(shè)計(jì)是在鄒紅文老師精心指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計(jì)過程中，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)都給予了精心指導(dǎo)；提出了許多寶貴意見，多次詢問設(shè)計(jì)進(jìn)程；付出了大量的時(shí)間和精力，在此表達(dá)真誠的謝意和衷心的感謝！鄒老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響很大，并將積極影響我今后的學(xué)