智力竞赛抢答器设计毕业设计

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1、目录1前言12方案设计与论证23软件介绍43.1QuartusII简介43.2QuartusII数字系统开发流程44单元模块电路的设计和实现64.1抢答鉴别模块的设计与实现64.2计时模块的设计与实现74.3报警模块的设计与实现94.4译码显示模块的设计与实现104.5计分模块的设计与实现105硬件调试145.1总模块仿真结果145.2引脚锁定145.3程序下载146结论157参考文献178附录181前言人类社会进入到高度发达的信息化社会,信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时,价格却一直呈下降趋势,而且产品更新换代的步伐也越来

2、越快,实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表,目前已进展到深亚微米阶段,可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管;后者的核心就是EDA技术。没有EDA技术的支持,想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的,但是面对当今飞速发展的电子产品市场,设计师需要更加实用、快捷的EDA工具,使用统一的集体化设计,改变传统的设计思路,将精力集中到设计构想、方案比较和寻找优化设计等方面,需要以最快的速度,开发出性能优良、质量一流的电子产品,对EDA技术提出了更高的要求。传统的EDA设计方法采用自底向上的设计方法,一般先按电子系

3、统的具体功能要求进行功能划分,然后对每个子模块画出真值表,用卡诺图进行手工逻辑简化,写出布尔表达式,画出相应的逻辑线路图,再据此选择元器件,设计电路板,最后进行实测与调试,由于无法进行硬件系统功能仿真,如果某一过程存在错误,查找和修改十分不便,所以这是一种费时、费力的设计方法,而现代电子设计技术(EDA)是自顶向下且先进高效的。在电子产品的设计理念、设计方式、系统硬件构成、设计的重用性、知识产权、设计周期等方面,EDA技术具有一定的优势。所以本次设计的抢答器抛弃了传统的设计方法,选择了采用主流的EDA技术进行设计。智力竞赛是“快乐学习”这一教育模式的典范,它采用在规

4、定的一段时间内抢答和必答等方式,在给人们的生活带来乐趣的同时,也使参与者和观众在愉悦的氛围中学到一些科学知识和生活知识,因此很受大家的喜欢。但是,在这类比赛中,对于谁先谁后抢答,在何时抢答,如何计算答题时间等等问题,若是仅凭主持人的主观判断,就很容易出现误判。所以,我们就需要一种具备自动锁存,置位,清零等功能智能抢答器来解决这些问题。智能竞赛抢答器是一种应用十分广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它都能客观、迅速地判断出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只是由三个三极管、可控硅、发光管等器件组成的,能通过发光管的指示辨认出选手号码。现在大多数智能抢答器都是由单片机或

5、数字集成电路构成的,并且新增了许多功能,如选手号码显示,抢按前或抢按后的计时,选手得分显示等功能。2方案设计与论证一般来说,设计一台智能抢答器,必须能够准确判断出第一位抢答者,并且通过数显、蜂鸣这些途径能让人们很容易得知谁是抢答成功者,并设置一定的回答限制时间,让抢答者在规定时间内答题,主持人根据答题结果评出最终赢家。所以我们在设计智能抢答器的模块需要满足鉴别、计时、数显、报警等功能,具体设计要求如下:(1)抢答器可容纳四组选手,并为每组选手设置一个按钮供抢答者使用;为主持人设置一个控制按钮,用来控制系统清零(组别显示数码管灭灯)和抢答开始。(2)电路具有对第一抢答

6、信号的锁存、鉴别和显示等功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后,蜂鸣器提示抢答开始,计时显示器显示初始时间并开始倒计时,若参赛选手按下抢答按钮,则该组别的信号立即被锁存,并在组别显示器上显示该组别,同时扬声器也给出音响提示,此时,电路具备自锁功能,使其他抢答按钮不起作用。(3)如果无人抢答,计时器倒计时到零,蜂鸣器有抢答无效提示,主持人可以按复位键,开始新一轮的抢答。(4)抢答器具有限时抢答的功能,且一次抢答的时间由主持人设定,当主持人启动开始键后,要求计时器采用倒计时,同时倒计时到0秒时扬声器会发出声响提示。(5)参赛选手在设定的时间内抢答,则抢答有效,定时器停

7、止工作,根据抢答结果由数码管显示选手的组别,并一直保持到主持人将系统清零为止。本设计为四路智能抢答器,所以这种抢答器要求有四路不同组别的抢答输入信号,并能识别最先抢答的信号,抢答器共有三个输出显示,选手代号、计数器的个位和十位,它们输出全部为BCD码输出,这样便于和显示译码器连接。当主持人按下控制键、选手按下抢答键或倒计时到时蜂鸣器短暂响起。对回答问题所用的时间进行计时、显示、超时报警、预置答题时间,同时该系统还应有复位、倒计时启动功能。依据系统的设计要求可知,系统的输入信号有:四组的抢答按钮A、B、C、D。系统清零信号QDJB,系统时钟信号CLK,计分复位端J

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