抢答器设计报告.docx

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抢答器设计报告

抢答器设计报告

成员：

集成电路1学号：

通信工程5学号：

学院：

通信工程学院

2012年5月21日

数字抢答器

一课题设计概述及原理

1预期实现功能

（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:

A功能

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

（1）原理

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）。

原理图如下：

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！

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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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