八路抢答器2.docx
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八路抢答器2.docx
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八路抢答器2
沈阳工程学院
课程设计
设计题目:
八组抢答器
系别自控系班级测控本091班
学生姓名倪代辉学号2009308108
指导教师黄硕职称讲师
起止日期:
2011年8月29日起至2011年9月2日止
沈阳工程学院
课程设计任务书
课程设计题目:
八组抢答器
系别自控系班级测控本091班
学生姓名倪代辉学号2009308108
指导教师黄硕职称讲师
课程设计进行地点:
B222
任务下达时间:
2011年8月29日
起止日期:
2011年8月29日起至2011年9月2日止
1设计主要内容及要求
1.1设计目的:
(1)掌握抢答器的构成、原理与设计方法;
(2)熟悉QuartusII的仿真方法。
1.2基本要求
(1)八组抢答,先抢有效,后抢失效;
(2)能记录先抢到的组别号码;
(3)每组有抢到次数的计数器;
(4)有重启抢答以及复位清零功能。
1.3发挥部分
(1)可预置倒计时功能;
(2)其他。
2设计过程及报告的基本要求
2.1选题基本要求
每个选题最多只允许5人进行设计,每题的n个设计必须保证不雷同———包括设计和报告;否则,轻微雷同的影响成绩,严重的不及格。
2.2图纸基本要求
A3,必须打印,图纸与报告均不允许复印。
2.3报告的基本要求
word2003或以后版本的*.doc文档,符合沈阳工程学院论文要求与格式标准。
项目齐全、图文清楚、语句通顺、标注严谨、具有独创性。
本科必须打印,A4纸。
目录须自动生成,含页码域与章节标题。
字数不少于3000字,页数不少于25页。
2.4装订顺序
封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文(设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算(重要)、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍)、总结及致谢、参考文献、附录(逻辑电路图与实际接线图)。
2.5时间安排
顺序
阶段日期
计划完成内容
备注
1
2011.8.29
讲解主要设计内容,学生根据任务书做出原始框图
打分
2
2011.8.30
检查框图及初步原理图完成情况,讲解及纠正错误
打分
3
2011.8.31
检查逻辑图并指出错误及纠正;讲解接线图绘制及报告书写
打分
4
2011.9.1
继续修正逻辑图,指导接线图绘制方法,布置答辩
打分
5
2011.9.2
答辩、写报告
打分
沈阳工程学院
课程设计成绩评定表
系(部):
自控系班级:
测控本091班学生姓名:
倪代辉
指导教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料;能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
5
4
3
2
工作能力
态度
工作态度认真,遵守纪律,出勤情况是否良好,能够独立完成设计工作,
0.2
5
4
3
2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务,工作量饱满,难度适宜。
0.2
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确,论述充分,结论严谨合理,文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,图表完备,书写工整规范。
0.5
5
4
3
2
指导教师评审成绩
(加权分合计乘以12)
分
加权分合计
指导教师签名:
年月日
评阅教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性;有综合归纳资料的能力
0.2
5
4
3
2
工作量
工作量饱满,难度适中。
0.5
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确,论述充分,结论严谨合理,文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,图表完备,书写工整规范。
0.3
5
4
3
2
评阅教师评审成绩
(加权分合计乘以8)
分
加权分合计
评阅教师签名:
年月日
课程设计总评成绩
分
摘要
随着时代的进步,人们收入的提升,车在生活中越来越普及,随之而来的就是一个个停车场的建立。
在每个停车场的入口处应设立有空车位显示牌;而且,为了节省占地没个停车场的入口同时也是出口,在技术是就需要判断车辆是进入还是驶出。
本文设计的就是一个停车场进出口管理系统,通过此系统可以对停车场内空车位情况进行管理及警告,以方便车主正确选择停车场所。
我设计停车场电子车位计数器的思路,首先是根据现场情况选择合适的记忆电路,记录车进入的反方向,用以判断是进入车辆还是驶出车辆;再用可逆计数器并连接译码器将数据翻译到数码管显示。
显示牌上只显示停车场空余车位数,每当进入车辆显示数据就减少;驶出车辆时数据就增加。
设计方案包括五个模块,分别是记忆电路、计数电路、显示部分、指示部分、和预置部分。
关键词:
74148编码器、74375锁存器、74138译码器、74160计数器
1设计任务描述
1.1设计题目:
八组抢答器
1.2设计要求
1.2.1设计目的
(1)掌握抢答器的构成、原理与设计方法;
(2)熟悉QuartusII的仿真方法。
1.2.2基本要求
(1)八组抢答,先抢有效,后抢失效;
(2)能记录先抢到的组别号码;
(3)每组有抢到次数的计数器;
(4)有重启抢答以及复位清零功能。
1.2.3发挥部分
(1)可预置倒计时功能;
(2)其他。
2设计思路
设计题目“八组抢答器”,要完成题目,最基本的要求便是要对这个抢答的组别先后有分辨能力,于是首先要运用优先编码器,对这个先后顺序进行分辨。
而且题目要求要记录首先抢答的组别,对此应该用一个有记录功能的元件,于是选择了74375由D触发器构成的寄存器。
由于计数器不能识别D触发器的输出结果,所以必须运用一个译码器,将输出结果进行译码,根据理论课老师所讲的内容,以及学习过的译码器,所以理所当然选择了74138译码器。
课程设计题目要求记录每组抢答到题目的次数,所以,在74138三线—八线译码器的八个输出端一个74160计数器,用来记录每组抢答题目的个数。
满足了这一基本的运用元件的要求。
还需要满足题目要求有重启抢答和复位清零的要求。
重启抢答的设计需要在编码器和寄存器中满足。
而且优先编码器的其中之一输出端GSN当有抢答成功时,其就会输出低电平,通过此特点,可通过它将寄存器的结果反馈回来,与主持人的输入信号通过异或门连接在一起,输出端接在EIN端。
至于复位清零,要在74160计数器的清零端来实现即可了。
3设计方框图
4各部分电路原理及设计
4.1各部分电路原理
4.1.1优先编码电路:
优先编码电路中,我使用的优先编码器74ls148。
74ls148是8线-3线优先编码器。
当没有信号输入的时候,A0、A1、A2输出高电平,gsn端也输出搞电平,这时候表示没有人抢答。
当有一组信号输入时,三个端口以及每个端口后面所接的非门可以直接显示组别号码,如2N端口输入低电平,怎后显示的组别号码就为2。
对于74ls148来说,只要输入端有信号,其立马工作,并且之后输入的信号全无效,这样就解决了设计任务中的先抢有效后抢无效的要求。
如果有俩个端口同时输入信号,则其输出信号同没有输入信号时雷同,均表示抢答无效。
4.1.2记录组别号码电路
这部分电路中,我使用了4个相同的D触发器。
74ls148三个输出端口分别对应一个D触发器,gsn段也对应一个。
当优先编码电路有信号输入时,经过电路后输出输入信号对应的端口(就是组别号码),然后再输入到D触发器中。
三个D触发器刚好可以完整的显示出组别号码,并通过之后的一些反馈电路使其一直保持,即组别号码可以长时间显示指导抢答完毕。
其中gsn输出并接上一个D触发器,是为了发出反馈信号,后面会有表述!
其电路图如下:
4.1.3译码电路
这部分电路中我使用的是我们熟知的74ls138译码器。
74ls138译码器的作用就是把之前电路输出的组别号码经过译码后输出,使后面的计数部分有正确的输入。
其三个输入端的高低位顺序必须和74ls148三个输出端口的高地位顺序相对应,否则会影响后面的计数电路。
4.1.4计数电路
计数电路部分我使用了我们在数电课程中学过的74ls160计数器。
因为74ls138译码器输出的是2进制代码,索引使用74ls160的使能端进行脉冲计数。
74ls160的4个信号输入端不接入任何输入,把计数器的一个使能端当作信号输入端口使用。
并且计数器的置位端接入一个高电平使其无效。
其清零端接一个信号输入端口,用于后面的清零功能!
4.1.5预置抢答以及清零电路
预置抢答电路我使用的是反馈,通过反馈信号已经一个信号输入端和同或门,解决了预置抢答部分。
清零部分比较简单,就是在计数器的清零端接入一个信号输入端口,调节其输入。
电路作用的时候设成高电平,清零的时候设成低电平就可以了!
这俩个部分的电路图如下
清零部分是把8个计数器的clr端同时接在一个信号输入端口上用以产生清零功能,由于条件限制,我只截了一部分电路。
5电路设计分析过程
为了满足设计要求,我查询了很多网上资料和文献资料。
设计抢答电路的时候,由于该题目的设计要求是先抢有效后抢失效,所以经过考虑后我选择了74ls148优先编码器,其优先编码的功能可以满足题目的要求,就是有一个信号
输入后,其后来的信号便没有效果。
抢答电路后面的组别号码显示电路,我使用的是D触发器,因为D触发器可以直接反映出抢答电路的输出状态,并且通过后面的反馈电路使其能长时间显示组别号码直到抢答结束。
接着是译码电路,因为组别号码显示电路输出的是3个单独的二进制代码,需要通过译码器才能实现后面的计数功能。
因为之前的课程学过译码器,所以我使用了74ls138译码器,而且它也符合我的设计要求。
最后是技术电路,我使用的同样是我们学过的计数器74ls160。
74ls160是十六进制计数器,可以满足我的设计要求。
并且具有清零端口,方便后面的清零,所以我使用了这个计数器。
6设计过程遇到的问题及解决
设计过程中遇到很多大大小小的问题,下面说几个主要的:
6.1反映过快问题
在抢答电路中,对于74ls148来说,当有信号输入的时候,gsn端立马变成低电平。
刚开始设计电路的时候,由于没有考虑信号传输的延迟以及器件反映速度问题,出现了问题。
我直接在gsn端接了个反馈电路,想用这个反馈电路来解决预置抢答的要求,结果怎么弄都得不到我想要的输出波形,后来通过老师的解答以及一些相关资料的介绍,我才明白我忽略了器件反映速度问题。
之后我在不是直接从gsn端口接反馈信号,而是在后面的D触发器的输出端得到反馈信号,这样就解决了器件反馈快慢的问题。
解决电路图如下:
6.2计数问题
在组别号码显示电路中,我刚开始使用的是74ls279,但是用于种种原因,我最后放弃了使用,转而使用了比较简单的D触发器。
但是在使用D触发器的时候也出现了问题。
因为D触发器是cp脉冲出发,我使用的是上升沿触发。
当第一个上升沿来临,D触发器输出了我想要的波形,但是当第二个上升沿来临时,D触发器输出的不是我想要的波形,这让我很是苦恼,而其产生的结果就是当D触发器在第二次上升沿来临时,输出了低电平,然后我的0号计数器就开始计数。
后来经过同学的讲解,我找到了解决的方法,就是在抢答电路中的有限编码器74ls148的gsn端接一个反馈信号到译码器74ls138的使能端,使之可以在抢答电路锁存后,译码器就停止工作,那样除了我要求的计数器进行计数外,0号计数器不会自主计数,解决了我的问题。
解决电路如下:
PS:
遇到的问题比较多,我只找了几个比较重要的问题。
7总电路图以及最终波形
8元器件清单
序号
名称
型号
数量
1
编码器
74148
1
2
寄存器
74375
1
3
译码器
74138
1
4
计数器
74160
8
5
输入
20
6
输出
37
9主要元器件介绍
9.174148编码器
引出端符号:
0-7编码输入端(低电平有效)EI选通输入端(低电平有效)A0、A1、A2编码输出端(低电平有效)GS宽展端(低电平有效)
EO选通输出端
真值表:
*EN*0*1*2*3*4*5*6*7*C*B*A*OS*EO
00111111111101
0-011111111001
0--01111110101
0---0111110001
0----011101101
0-----01101001
0------0100101
0-------000001
01111111111110
1--------11111
9.2D触发器的介绍
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- 八路 抢答