数字式竞赛抢答器综述.docx
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数字式竞赛抢答器综述.docx
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数字式竞赛抢答器综述
课程设计
课程名称数字电子技术基础
题目名称数字式竞赛抢答器
学生学院材料与能源学院
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、212
6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、212
6月10号~6月18号
3
进行原理图输入并调试电路
实验2号楼214、212
6月19号
4
调试电路、改进
实验2号楼214、212
6月19号
5
下载并检查
实验2号楼214、212
6月19号
6
完成设计报告
6月24号
5、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)QuartusII中的宏模块(含74系列逻辑器件).pdf
(3)DE2_pin_assignments.csv
(4)AlteraQuartusII入门教程(基于AlteraDE2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74ls148、锁存器74ls279、译码器74ls47、分频器74ls292、单时钟同步十进制加/减法计数器74ls190
发出任务书日期:
年月日指导教师签名:
计划完成日期:
年月日基层教学单位责任人签章:
主管院长签章:
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。
第一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1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)。
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“1”,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2章单元电路设计
图2优先编码器74ls148图3锁存器74ls279图4译码器74ls47
图5分频器74ls292图6单时钟同步十进制加/减法计数器74ls190
图774ls279真值表
1、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74ls279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74ls47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74ls292以及单时钟同步十进制加/减法计数器74ls190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74ls190实现。
将置数端A、D接高电平,B、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。
2、扩展部分:
对错判断电路
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3章电路连接与逻辑分析
图9抢答电路
一、电路连接:
如图9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74ls148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74ls190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74ls148的GSN(Yes’)即为“1”高电平,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,优先编码器编码器EIN端口也为“0”。
(2)、当有人抢答时:
优先编码器74ls148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74ls190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。
3、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74ls47通过数码管显示出选手的编号,会出现混乱。
所以建议是将74ls47的BIN端口接让主持人的按键直接控制而不是接电源VCC。
附录:
完整电路图
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 数字式 竞赛 抢答 综述