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1、西华大学课程设计说明书目录1前言12总体方案设计32.1方案比较32.1.1方案一32.1.2方案二42.1.3方案三52.2方案论证52.3方案选择53单元模块的设计63.1抢答器鉴别模块63.2抢答计时模块73.3报警模块74软件设计94.1软件设计原理及设计所用工具94.2设计思路94.3软件设计流程图105系统调试115.1硬件调试115.2软件调试126系统功能、指标参数136.1实现功能136.2指标参数136.3指标参数分析137设计总结14参考文献15附录16相关设计图16软件程序16西华大学课程设计说明书1前言随着各种智益电视节目的不断
2、发展，越来越多的竞赛抢答器派上了用场。抢答器不仅体现了选手之间的公平抢答，而且能节目现成紧张而活跃的气氛，增强节目的趣味性，让观众看得更有乐趣从而达到提高收视率的效果。可见，抢答器在现实生活中确实很实用，而且运用前景非常广泛。抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路。竞赛者可以分成若干组，抢答时各组对主持人提出的问题在最短时间内做出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，则在显示器上显示该组的号码，同时将其他按键封锁，使其不起作用。若在抢答时间内无人抢答，则报警信号发出警报。回答完问题后，由支持人将其按按键恢复，重新开
3、始下一轮抢答。EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术作为现代电子设计最新技术的结晶，其广阔的应用前景和深远的影响已经毋庸置疑它在信息工程类专业中的基础地位和核心作用也逐渐被人们所认识，它以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适
4、配编译、逻辑映射和编程下载等工作。QuartusII是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（AlteraHardwareDescriptionLanguage）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。本次设计的抢答器是基于VHDL语言的智能抢答器逻辑结构比较简单。变革的技术是VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage,超高速集成电路硬体描述语言)。它是一种以I
5、EEE-1076标准所规范的硬件描述语言,主要用于从算法级、寄存器级到门级的多种抽象设计层次的数字系统建模,已成为电子设计自动化(EDA)的一种重要手段。现代数字系统的设计多采用自顶向下的设计方法,属阶层式设计[1]。自顶向下设计的各个阶层,可全部用图形也可全部用VHDL语言进行描述,还可采用混合方式,即顶层模块用图形描述,底层元件用VHDL描述等。用VHDL设计的智力竞赛抢答器在计算机上仿真通过后,下载到可编程逻辑器件中,整个设计过程相对于传统的设计方法,有较大的突破,重要体现在:1)VHDL的设计采用自顶向下的设计方法。这种模块化、逐步细化的方法有利
6、于系统的分工合作、并且能够及早发现各子模块及系统中的错误,提高系统设计的效率。2)VHDL有非常丰富的数据类型:位、位矢量、整数、实数、数组、结构等,可以非常灵活地描述系统总线和实现算法。3)VHDL引入工作库,存放各种已编译的资源,使得一个设计的子模块可以被另一设计引用,达到资源共享的目的。4)VHDL是标准化硬件描述语言,屏蔽了具体工艺及器件的差异,不会因工艺及器件的变化而变化。同时由于VHDL是国际标准,易于ASIC和EDA领域的国际交流。5)VHDL作为先进的硬件描述语言,以其灵活、简洁的设计风格在电路设计中发挥着越来越重要的作用。第19页西华大
7、学课程设计说明书在完成了程序的编写后，用QuartusII进行波形仿真，就可以观察所设计的方案是否符合要求。第19页西华大学课程设计说明书2总体方案设计2.1方案比较2.1.1方案一图2.1此种方案用四个RS触发器实现抢答和555定时电路以及一个74LS48优先编码器和计数器构成。其中四个RS触发器的输出借74LS48，R端接5v电源，如下图所示：图2.2S端接74LS48接选手输入信号，当主持人见开关接通时，RS触发器的R端为低电平，输出端也全部为低电平，选手不能抢答。当断开时，RS触发器处于手工工作状态，当有选手抢答时，信号输入S端，并锁定其他选手。
8、第19页西华大学课程设计说明书2.1.2方案二图2.3基于单片机的抢答器原理框图
