課程設(shè)計(jì)之六人搶答器

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目： 搶答器學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院年級專業(yè)：11級生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 號：學(xué)生姓名： 麻琦芳指導(dǎo)教師：陳白 李婷教師職稱：實(shí)驗(yàn)師 實(shí)驗(yàn)師燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：電子實(shí)驗(yàn)中心 學(xué) 號學(xué)生姓名麻琦芳專業(yè)（班級）生物醫(yī)學(xué)工程2班設(shè)計(jì)題目搶答器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)六人參賽，每人一個按鈕主持人一個按鈕，按下開始(具有復(fù)位功能)后，才能開始搶答先搶中者對應(yīng)的指示燈亮有人搶答時(shí)，蜂鳴5s，然后自動停止設(shè)計(jì)要求用撥碼開關(guān)設(shè)定主持人及參賽者按鈕用紅色信號指示燈組L1-L6表示對應(yīng)參賽者指示燈使用數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)工作量學(xué)會使用Max+Plus

2、II軟件和實(shí)驗(yàn)箱；獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)，編程下載、連接電路和調(diào)試；參加答辯并書寫任務(wù)書。工作計(jì)劃1. 了解EDA的基本知識，學(xué)習(xí)使用軟件Max+PlusII，下發(fā)任務(wù)書，開始電路設(shè)計(jì)；2. 學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱，繼續(xù)電路設(shè)計(jì)；3. 完成電路設(shè)計(jì)；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗(yàn)收；答辯并書寫任務(wù)書。參考資料數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).閻石主編.高等教育出版社.EDA課程設(shè)計(jì)B指導(dǎo)書.指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字李鑫濱說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2013年 12 月 19 日 目錄一、設(shè)計(jì)說明1.1 設(shè)計(jì)思路1.2 模塊介紹1.3真值表二、原理圖2.1 搶答器及數(shù)碼管顯示原理

3、圖2.2 5s計(jì)時(shí)器原理圖2.3 總原理圖三、波形仿真圖四、管腳鎖定及硬件連線五、總結(jié)六、參考文獻(xiàn)一、設(shè)計(jì)說明1.1 設(shè)計(jì)思路6個參賽者者每人控制一個開關(guān)，主持人控制總開關(guān)，搶答時(shí)置高電平，主持人置低電平時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位可進(jìn)行下一輪搶答。搶答時(shí)，最先搶中者相應(yīng)的二級管發(fā)光，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的路數(shù)，蜂鳴器響5s，并且此時(shí)其他人再按下?lián)尨鹌鞑粫蟹磻?yīng)。搶答完畢后需要主持人進(jìn)行復(fù)位。1.2模塊介紹 設(shè)計(jì)方案用到了兩個模塊：計(jì)時(shí)器和搶答器及數(shù)碼管顯示電路。計(jì)時(shí)器主要是用了74160和T觸發(fā)器及門電路，用來控制蜂鳴器的響應(yīng)時(shí)間。搶答器及數(shù)碼管顯示電路包含6個D觸發(fā)器、6個發(fā)光二極管、1個74148優(yōu)先編碼器和

4、一個6輸入的與非門，第一個撥下開關(guān)置高電平后，相應(yīng)的發(fā)光二極管亮、數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)并封鎖D觸發(fā)器，其他人再撥下開關(guān)并沒有影響。本次課程設(shè)計(jì)用到的設(shè)備還有蜂鳴器（內(nèi)鎖），如圖一所示，蜂鳴器模塊含有一個蜂鳴器BUZZER和一個跳線器JBUZZER。當(dāng)使用蜂鳴是，此跳線器短接。同時(shí)獨(dú)立擴(kuò)展下載版CPLD/FPGA的JP2_CF的SPEAKER接高電平時(shí)，蜂鳴器工作。本次課程設(shè)計(jì)還用到靜態(tài)共陽極數(shù)碼管（內(nèi)鎖），首先當(dāng)控位“IO_DS1”為高電平時(shí)該數(shù)碼管有效選中，此時(shí)74148輸出二進(jìn)制數(shù)通過譯碼后該數(shù)碼管顯示十進(jìn)制數(shù)。1.3真值表表一 T觸發(fā)器真值表表二 74160真值表表三 D觸發(fā)器真值表二、原

5、理圖2.1 搶答器及數(shù)碼管顯示原理圖選手控制16號開關(guān)，主持人控制m開關(guān)，CLK為8HZ的輸入脈沖，L1L6為發(fā)光二極管，IODS1控制控位當(dāng)它為高電平時(shí)靜態(tài)數(shù)碼管顯示（IOSD1接VCC始終保持為高電平），A3、A2、A1、A0分別接“1D0”“1D1”“1D2”“1D3”二進(jìn)制數(shù)經(jīng)過譯碼后顯示搶答路數(shù)十進(jìn)制數(shù)。主持人撥碼開關(guān)置到高電平，即進(jìn)入搶答環(huán)節(jié)，如果有一個參賽選手按下?lián)芴栭_關(guān)，對應(yīng)的D觸發(fā)器輸出高電平，對應(yīng)的發(fā)光二極管亮，但經(jīng)過反相器后變?yōu)榈碗娖绞笰ND7，與門封鎖，此時(shí)六個D觸發(fā)器的CLK輸入端沒有脈沖輸入，D觸發(fā)器全部封鎖，所以在有一個人先搶答的前提下，其他選手搶答無效，而經(jīng)過反

6、相器的六個信號經(jīng)過74148譯碼后輸出三位二進(jìn)制數(shù)A2、A1、A0加上A3端（固定接地）然后A3、A2、A1、A0接靜態(tài)數(shù)碼管四個端的1D3、1D2、1D1、1D0控制輸出的十進(jìn)制。一輪搶答后主持人在控制異步清零端進(jìn)行清零。清零完畢后支持人復(fù)位準(zhǔn)備下一輪搶答。2.2 5s計(jì)時(shí)器原理圖將十進(jìn)制74160通過異步清零法配置成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)輸入1HZ時(shí)的始終信號時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)5s定時(shí)。將異步清零信號反向后即可獲得5s的高電平信號（呼叫聲）。當(dāng)參賽選手按下?lián)尨痖_關(guān)（即此電路中的VCC），當(dāng)QC、QB、QA輸出為000是OR3或門不能打開此時(shí)蜂鳴器不響，當(dāng)QC、QB、QA輸出為001、010、011、1

7、00、101時(shí)OR3或門打開輸出高電平，此時(shí)蜂鳴器開始響，響五秒之后當(dāng)QCQBQA變?yōu)?10時(shí)NAND2與非門輸出低電平，使CLRN引腳工作使QCQBQA全部清零。2.3 總原理圖如圖，六個參賽選手分別控制五個開關(guān)16，主持人控制一個撥碼開關(guān)m。有一人先搶答時(shí)，對應(yīng)發(fā)光二極管亮、蜂鳴器響五秒后停止并且數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)。一個人先按下?lián)艽a開關(guān)后其他參賽選手在搶答無效。一輪搶答后主持人利用m端需要進(jìn)行復(fù)位（先置為低電平，后置為高電平）。四 仿真圖如圖，從波形圖中可以看出各項(xiàng)輸出輸入均符合要求。（1） 六人參賽，每人一個撥碼開關(guān)（2） 主持人用一個撥碼開關(guān)控制復(fù)位，先置地電平后置高電平，才可進(jìn)行下一

8、輪搶答（3） 先搶中者對應(yīng)的發(fā)光二極管亮，數(shù)碼管顯示搶答路數(shù)（4） 有人搶答時(shí)蜂鳴5秒四、管腳鎖定及硬件連線輸入端鎖定： 1-PIN39 2-PIN40 3-PIN41 4-PIN44 5-PIN45 6-PIN46 m-PIN47 CLK-PIN197 CLK1-PIN198輸出端鎖定： L1-PIN12 L2-PIN13 L3-PIN14 L4-PIN15 L5-PIN17 L6-PIN18 F-PIN38 A0-PIN127 A1-PIN128 A2-PIN131 A3-PIN132 IOSD1-PIN94硬件連接：頻率組連接：18（8HZ）-PIN197 21(1HZ)-PIN198五

9、、 總結(jié)總結(jié)：通過本次EDA課程設(shè)計(jì)我學(xué)會了很多，收獲了很多，從當(dāng)初的對EDA一點(diǎn)都不懂到現(xiàn)在能自己獨(dú)立完成從電路設(shè)計(jì)到軟件模擬再到上箱手動連接從而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果這些全部過程。在這一個星期的不斷摸索中，我學(xué)會并掌握了更多的知識，把從課本上的理論知識運(yùn)用到在實(shí)際操作中，在不斷的失敗，不斷的改進(jìn)電路圖，不斷的向別人請教指導(dǎo)中，我終于完成了這次設(shè)計(jì)，當(dāng)連上試驗(yàn)箱出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)候，不僅讓我感覺到了成功的欣喜，幾天的努力終于沒有白費(fèi)，更讓我對自己有了信心。通過這一個星期的EDA課程設(shè)計(jì)，通過老師們的講解和自己的動手不但使我熟悉了EDA課程設(shè)計(jì)的基本思想和基礎(chǔ)知識，初步掌握了其應(yīng)用軟件MAX-Plus的使

10、用，而且更為深入的體會了數(shù)字電路在現(xiàn)代高科技信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的重要地位，通過簡單的電路設(shè)計(jì)，提高了我得獨(dú)立思考能力，通過連結(jié)實(shí)驗(yàn)箱增強(qiáng)了我的動手能力，并延伸了我在課堂上學(xué)到的知識，作為一名工科學(xué)生，這樣的EDA課程設(shè)計(jì)是非常有意義的。在課程設(shè)計(jì)中，通過思考、發(fā)問，自己解惑并動手設(shè)計(jì)的過程，將課本上的知識學(xué)以致用，不僅強(qiáng)化了自己原有的知識體系，并擴(kuò)展了自己的思維。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我相信在以后的課程設(shè)計(jì)中我們會吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，做出更好的設(shè)計(jì)來。六 、參考文獻(xiàn)常丹華，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社張強(qiáng)EDA課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評審意見表指導(dǎo)教師評語：該生學(xué)習(xí)態(tài)度 （認(rèn)真 較認(rèn)真 不認(rèn)真）該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無）該生依賴他人進(jìn)行設(shè)計(jì)情況 （有 無）平時(shí)成