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时间:2020-04-11
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1、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
2、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、
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
4、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
5、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:②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(00,01,1
6、1,10)。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74LS373L——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
7、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,
8、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
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