抢答器设计报告Word格式文档下载.docx
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(1)设计一个智力竞赛抢答器,可同时供4名选手或4个代表队参赛,他们的选号分别是1、2、3、4、各用一个抢答按钮,按钮的编号对应分别是S1、S2、S3、S4.
(2)给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零和抢答器的开始。
(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,同时扬声器给出音响提示。
此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持主持人将系统清零为止。
(4)抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。
当节目支持人启动“开始”键后,要求定时器立即减计时,并用显示器显示,同时扬声器发出短暂的声响。
(5)参加选手在设定的时间内抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。
(6)如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器上显示0。
2设计思路
二单元程序或原理图设计及分析
1、顶层设计
原理图:
2、仿真波形
3、功能
(1)抢答
当正常工作时,下载后,会出现倒计时10秒的一次初始化。
同时,选显示管会显示40的字样,表示有4各参赛选手。
使拨动开关B(switch3锁定开关置于低电平,此时赋予选手开关按钮的权限,处于高电频时,选手无权限),让选手(从左到右依次为1、2、3、4号)各按动按钮一次,以检测按钮功能和提醒选手注意。
此时,裁判按下A(switch1)让秒表显示处于待命状态00。
抢答开始时,使开关B处于低电频,且使A产生一个负脉冲,同时,宣布抢答!
此后,当4位选手中第一个按动按钮时,会响出一个声音(共4种声音,且4位选手的声音各不同)。
此时,时钟会停下,显示按下第一个按钮的时间,同时,会显示选手号码。
其他选手按下的数据将无效!
从而,完成一次强答!
(2)检举。
当有选手后于第一位按下按钮时,即视为出错。
该抢答器具有检举该错选手的功能。
三模块化分析
1显示模块
(1)原理
A功能
在工作正常的情况下,下令开始,并同时按下开关,会出现0、9、8、7、6、5、4、3、2、2、0、的循环显示字样,也就是10秒的倒计时。
当选手按下一个按钮就会暂停下来。
从而实现一个循环。
B原理:
本模块中,用到的主要模块有扫描模块scan、1HZ等分频模块、外加基本芯片和电路构成。
扫描模块scan:
主要进行地址端HA、HB、HC和进行数据的通道选择。
以确保在每一时刻有正确的稳定显示。
其中用到了74151.JK等基本触发器和基本门电路。
电路的连接原理见原理图。
如下:
波形如下:
(2)1HZ模块:
把班子自带的50m频率进行分频。
得到10kHz、1Hz等频率。
B原理
通过用74160构造5分频,外加用vhdl写的100分频器和基本电路。
过程理解简单。
原理图如下:
显示模块顶层原理图为:
仿真波形图为
3、语音模块
从50m频率产生10k的频率。
再用对分配器置数的原理,是一个电路实现4个分频器的效果,产生出4个不同的频率。
选手的按键就是置数的开关,对应有4个不同的数(00,01,11,10)。
当a=0,b=c=d=1时,32的分频
当b=0,a=c=d=1,时,30分频
当c=0,a=b=d=1时,28分频,
当d=0,a=b=c=1时,
三芯片资料
1芯片74LS48
表174LS48七段译码器功能表
2芯片74LS148
表274LS148真值表
3芯片74LS373
L——低电平;
H——高电平;
X——不定态;
Q0——建立稳态前Q的电平;
G——输入端,与8031ALE连高电平:
畅通无阻低电平:
关门锁存。
图中OE——使能端,接地。
当G=“1”时,74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同;
当G为下降沿时,将输入数据锁存。
4芯片74LS151
芯片74LS151为8选1数据选择器
五、74160
四总结
通过本次设计,使我们对基本芯片的了解又加深了。
熟悉了用quartus2的开发软件环境,对课本的理论知识有进一步的掌握了。
在设计的过程中,获得了不少的经验和感悟。
软件的时序和功能的仿真,是对设计的一个最好的检验,从中可以学到许多的经验,使自己成长和进步!
附:
演示使用说明
注意事项:
本抢答器是基于quartus2软件和ALTERLB0学习板和一个扬声器为硬件基础设计的。
编译下载后,在显示管上会出现000040的字样。
这时,需要分别对4个选手按钮从左到右各一次按一次,以检测4个选手按钮的好坏。
当硬件设备正常时,一按下第4个按钮,即会显示000000(若没有显示00XX00字样,其中XX表示任意。
裁判按一下开始按钮,产生一个负脉冲,是倒计时钟处于准备状态).
当裁判(将B开关处于低电频状态)宣布开始(同时,拨动开始按钮A,使之产生一个负脉冲),显示管倒计时开始的同时会赋予4位参赛选手抢答的一个权限。
当第一位选手出现时,会响出与之对应的声音和显示对应的号码,以示公众!
至此。
成功完成一次抢答!
!
2、检举
当第一位选手出现时,若有其他一位选手也刚好按了一下按钮,该设计会记录这一数据,以报出是哪位选手出错!
具体操作如下:
当那一位出错选手刚按下抢答按钮时,时钟会再次从停止状态继续倒计时。
接下来,让那位获胜的选手再按一次他所按的抢答按钮,接着,再让那位被怀疑的选手按一下他所按下的按钮。
此时,号码显示管会显示为00状态。
郑重说明,最后那一次按钮,只有那位出错、被怀疑的选手的按钮才会使号码显示管显示00,其他选手的按钮无此功能!
当那个出错选手按了2此时,此时,获胜选手在按下一次按钮就会使显示管显示00状态。
当有2个选手先后都出错,且先后个案了一次按钮时,裁判让他们以刚才出错的顺序依次在个案依次抢答按钮,接着,让获胜选手,也按依次抢答按钮,此时,显示管会显示00,以示纠错成功!
当有3人一次出错时,方法与
一样,同样可以查找出出错选手和其出错次序!
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