数字逻辑智力竞赛课程设计1Word下载.docx
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课程设计任务书，课程设计报告的图形清单，表格清单，目录等索引内容；
课程设计报告主体内容部分，该部分包含有引言，总体方案设计，详细设计，功能调试，方案的改进和改进方向，课程设计总结等相关内容；
课程设计报告附录部分，该部分包含有相关名词解释，电路图，电路图例，元器件简介，开发环境说明，致谢，参考文献等有关补充内容。
限于作者水平和时间，课程设计所完成的作品尚存在欠缺，课程设计报告内容存在不足。
作者将在以后的学习中逐渐改进。
关键字：
智力竞赛抢答器锁存控制端
目录
摘要1
图形索引4
表格索引5
课程设计任务书6
第1章.绪论7
第2章.总体方案设计8
2.1功能要求8
2.2抢答器电路的功能模块8
第3章.详细方案设计11
第4章.功能调试21
第5章.课程设计总结22
附录23
1.开发环境说明23
2.使用元件列表：
26
3.致谢27
4.参考文献28
5.电路图29
图形索引
图18路智力竞赛抢答器参考电路框图6
图2电路总体结构图10
图3主持人控制端11
图4选手控制端13
图6带有加法器的编码功能模块14
图5编码功能模块14
图7数据锁存功能模块15
图8秒脉冲产生模块16
图9倒计时长设置模块17
图10倒计时计数功能模块18
图11显示器18
图12报警电路19
图13总电路图29
表格索引
表1主持人控制端状态转换表12
表2报警电路类型19
课程设计任务书
设计题目：
智力竞赛抢答器设计
设计任务：
设计一个智力竞赛用的抢答器，要求：
抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0~S7表示。
设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。
选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。
当主持人启动"
开始"
键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
参赛选手在设定的时间内进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
参考功能框图：
图18路智力竞赛抢答器参考电路框图
指导教师（签名）______________
年月日
第1章.
绪论
本学期第十八周（2009年1月4日~2009年1月8日）是我计算机071专业数字逻辑课程设计时间。
我的课程设计任务是智力竞赛抢答器的设计。
通过对智力竞赛形式的了解，我首先确定了智力竞赛抢答器需要完成的功能，工作流程等问题，并在经过了大致的思考和设计之后，确定了本次课程设计的流程和时间表，下面首先对课程设计报告中涉及到的一些问题做出说明。
课程设计报告中的电路图形来自于软件Multisim的截图，是在电路图的设计和调试中形成的。
在附录中有对其中使用过的元件进行了必要的说明。
课程设计中的编号是在电路图的设计过程中产生的，其顺序性不代表元件的顺序性，而与使用该端口或者元件的时间先后有关。
根据课程设计论文要求，本课程设计论文的内容分为了三大部分内容，包括封面，正文和附录部分。
该课程设计是基于电路设计软件Multisim的产生的作品，对于Multisim中不予讨论的细节问题在本课程设计中亦以省略，不做过多分析和阐述。
鉴于作者水平有限，设计中省略部分无关紧要的内容和功能，以实现主体功能为主要任务，根据课程设计的进度和时间安排，在时间允许的情况下将在完成主体功能的基础上加入部分扩展功能。
第2章.总体方案设计
2.1功能要求
2.1.1基本功能
设计一个智力竞赛抢答器，可供8名选手获8个代表队参加抢答比赛，他们的编号分别是1，2，3，4，5，6，7，8，每队各用一个抢答按钮，按钮编号分别为S0，S1，S2，S3，S4，S5，S6和S7，它们与选手编号一一对应。
为竞赛主持人设置一个控制开关，用来控制系统的启动和清零
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编号，同时蜂鸣器给出音响提示。
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到主持人将系统清零为止。
2.1.2扩展功能
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30s）。
当竞赛主持人启动“开始”键后，要求LED管上立即开始显示倒计时。
参赛选手在设定的时间内抢答，则抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人清零系统为止。
如果在设定的时间内没有参赛选手抢答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，精致选手在超时后抢答，时间显示器上显示为00，选手显示器上显示0.
2.2抢答器电路的功能模块
根据功能要求的分析，抢答器需要有以下几个功能模块组成：
1.主持人控制功能模块：
该模块需要能够完成抢答器的启动功能，即在抢答器处于非工作状态（以下称停止状态）时，主持人可以通过触发按钮以启动抢答器使之处于等待数据输入状态（以下称等待状态），同时在有选手成功抢答或在倒计时结束时的电路状态（以下称锁定状态）清除电路锁定，使电路重新处于等待状态等动作的功能。
2.参赛选手控制模块：
该模块需要能够完成的是选手在规定的倒计时时间里被首先触发的工作端能够向后续电路提供触发信息，以支持后续电路完成工作。
3.编码功能模块，该模块的功能是将从外界接收到的数据编码为二进制代码以供后续电路识别和处理。
4.数据锁存模块：
该模块的功能是在有参赛选手在规定时间内触发了抢答器是锁存触发抢答器参赛队的编号以提供给显示电路。
5.秒脉冲产生功能模块：
该模块的功能是产生秒脉冲，为倒计时电路提供计时脉冲。
6.定时设置功能模块：
该模块需要完成的功能是在抢答器进入等待状态的时刻给倒计时电路提供计时总时间。
7.倒计时计数功能模块：
该模块完成倒计时。
8.显示功能模块：
该模块完成参赛队抢答信息的显示和时间信息的显示。
9.报警功能模块：
该模块在抢答开始，抢答成功和时间到停止抢答是提供声音提示。
电路的总体结构如下：
图2电路总体结构图
下一章将根据本部分设计的电路总体结构图进行各个功能模块的设计。
第3章.详细方案设计
根据上一章的内容，智力竞赛抢答器的功能模块共分为9个，下面一一对各个功能模块进行详细的分析和设计。
在完成各个功能模块的基础上完成电路所有功能模块的组装。
3.1主持人功能控制模块
在前面的表述中已经对主持人控制的功能模块进行了较为清晰的描述，主持人的控制端必须具备启动电路使之进入等待状态的功能，为了在主持人一次触发按钮之后能在倒计时时间里电路都能处于等待状态而不是在主持人放开按钮时电路等待状态即消失，则需要在主持人控制端加上一个能够保持前一状态的模块。
该模块的功能是在主持人触发按钮后，模块能够存储触发的状态而不随着信号消失状态也消失，D触发器可以实现这一功能。
根据上面的功能描述，既是用D触发器构成一个一位的二进制翻转器，状态方程为：
由此可得
电路可以用利用集成芯片7474的D触发器构成如图2
图3主持人控制端
途中vcc为+5v电源，J1为按钮式开关，U1A为7474D触发器，Y1，Y2分别为正相输出和反相输出，D端接为负反馈，X1为指示灯，当Y2=1时指示灯亮表示抢答器处于等待状态或者锁定状态，这一点将在下面的选手控制端中进一步说明，下表列出了主持人控制端的状态转换表。
表1主持人控制端状态转换表
CLK
D
Q
~Q
X1
状态
1
有效
无效
3.2参赛选手控制模块
8个参赛选手都有一个控制端，当主持人控制端启动电路后，参赛选手可以发出抢答信号，信号输出为0，1，2，3，4，5，6，7分别对应1~8号选手，为了保证输出的信号与选手编号一致，则需要对输出的信号作加法处理，即对输出的信号进行加法运算，这一部分将在后面的编码模块和队伍信息显示模块中更加详细地说明，此处只对选手控制端进行说明。
事实上，选手控制端非常简单，只要一个按钮式开关能够改变电路的高低电平就可以了，我们可以对电路进行如图4的设计：
图4选手控制端
其中VCC为电源，S1~S8为分别为8位选手的控制按钮开关，在通常状况下按钮处于如图4所示的闭合状态，由Y3~Y10输出高电平状态，当有选手触发按钮时，被触发的支路就会产生一个低电平的脉冲信号。
这个低电平的信号将送入编码器中进行编码。
3.3编码功能模块
编码功能模块的功能是将在规定时间内首先触发抢答器的选手编号编码称二进制代码，提供给后续电路使用处理，74LS148芯片是可以完成四位二进制数编码的优先编码器，符合该模块功能要求，该模块要求的输入INY3~INY8为从选手控制端输出的Y3~Y10八个信号。
电路图连接如图5所示，其中，Y13Y12Y11为三位二进制码的输出端。
这里存在一个逻辑问题，即队伍的编号为1~8，而编码信号为0~7，因此对于编码信号，需要对其进行相应
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