基于VHDL的八路抢答器的实现

maidi0018

基于VHDL的八路抢答器的实现 [复制链接]

技术要求：
         (1) 抢答器具有8路定时抢答功能，抢答时间设定为30s,主持人按下“开始”后，定时器立即倒计时，并显示，同时扬声器发出短暂的声响约0.5s；
         (2) 选手在设定时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示选手编号和抢答时刻的时间，保持到系统清零为止；
         (3) 如定时抢答的时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答，时间显示为00。
各个模块的程序 优先编码 30进制计数器 数据选择 等

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又是一年毕业设计时！

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八路智力抢答器的设计












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目 录
一、课程设计题目???????????????????????????????????????????????????1
二、课程设计目的???????????????????????????????????????????????????1
三、课程设计内容和要求?????????????????????????????????????????????1
3.1、设计内容??????????????????????????????????????????????????1
3.2、设计要求??????????????????????????????????????????????????1
四、课程设计总体框图???????????????????????????????????????????????1
五、单元电路设计方案和原理说明?????????????????????????????????????2
5.1、抢答电路单元图????????????????????????????????????????????2
5.2、定时电路单元图????????????????????????????????????????????3
5.3、报警电路单元图????????????????????????????????????????????4
5.4、控制电路单元图????????????????????????????????????????????5
六、总体电路图及工作原理???????????????????????????????????????????6
七、元器件清单?????????????????????????????????????????????????????6
八、参考文献???????????????????????????????????????????????????????7
九、心得体会???????????????????????????????????????????????????????8














数字抢答器电路设计
一、设计题目
八路智力竞赛抢答器
二、课程设计目的
1、培养数字电路的设计能力。
2、掌握抢答器电脑设计方法。
三、设计内容和要求
3.1 设计内容
⒈设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
⒉给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
⒊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。
4.用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图和总体逻辑框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以及写出设计总结报告
3.2 设计要求
⒈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)。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时蜂鸣器发出声响。
⒉参赛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。
⒊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00。
四、设计总体框
如图（一）所示为八路智力竞赛抢答器的总体方框图。其工作原理如下：
    抢答器系统原理框图如上所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功能
五、单元电路设计方案和原理说明
⒈抢答器电路设计
其原理说明：
(1)、抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。
(2)、选用优先编码器74LS148、RS锁存器、译码器7448组成抢答电路
(3)、抢答电路工作原理：当控制开关置于“清除”位置时，RS触发器的R(—)端为低电平，输出Q4—Q1全为低电平。此时7448的BI(—)=0， 显示器灭灯；74LS148选通输入ST(—)=0,74LS148处于工作状态，而锁存电路不工作。当控制开关置于“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，当有选手按键抢答时，如5号选手优先按5号键，则74LS148输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存后，Q1=1，BI(—)=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，经7448驱动译码后，显示器显示数字5。Q1=1使74LS148为高电平。即74LS148禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开后，74LS148的Y(—)EX为高电平，但由于Q1输出仍为高电平不变，所以74LS148仍处于不工作状态，其它按键的输入信号不被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。

如图（二）所示为八路智力竞赛抢答器的抢答电路单元图，


⒉定时电路设计
     主持人设定抢答器时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供，可预置时间进行倒计时电路选十进制同步可逆，计数器74LS192进行设计，倒计时到零时，定时电路输出低电平有效的“定时到信号 ”。
如图（三）所示为八路智力竞赛抢答器的定时电路单元图。
同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3所示。

⒊报警电路设计
由555定时器和三极管构成报警电路如下图所示，其中555构成多谐振荡器，振荡频率，    其输出经三极管推动扬声器，  PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之电路停振。
如图（四）所示为八路智力竞赛抢答器的报警电路单元图。


4.控制电路设计
抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
    ②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。
③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。
根据上述功能要求，由此设计如图五所示的控制电路。
六、总体电路图及工作原理（见附录）
七、元器件清单
序号        名     称        型    号        数量        备     注
1        七段译码器        74LS48        3        ——
2        十进制加减计数器        74LS192        2        ——
3        555定时器        CB555        2        ——
4        优先编码器        74HC148        1        ——
5        单稳态触发器        74LS121        1        ——
6        RS锁存器        74LS279          1        ——
7        与非门        74LS20          1        每个芯片有4个两输入端的与非门
8        与非门        74LS03        1        每个芯片有4个三输入端的与非门
9        反向器        74LS04          1        每个芯片有6个非门
10        三极管        SDG130        1        ——
11        电阻        ROHM          1        100KΩ
12        电阻        ROHM          2        15KΩ
13        电阻        ROHM          9        10KΩ
14        电阻        ROHM          2        68KΩ
15        电阻        ROHM          2        1KΩ
16        电阻        ROHM          3        510Ω
17        电容        16CE470AX          1        100uF
18        电容        16CE470AX          2        10uF
20        电容        16CE470AX          1        0.01uF
19        扬声器        SP10        1        ——
19        开关        AZD1169        1        ——
20        共阴极显示器                3        ——
21        抢答按扭        SB          8        ——
22        发光二极管        A694B          2        ——

八、参考文献
[1] 康光华主编.电子技术基础（数字部分）.高等教育出版社
[2] 胡  锦主编.数字电路与逻辑设计   高等教育出版社
[3] 阎  石主编.数字电子技术基础     高等教育出版社
[4] 肖景和主编.数字电路应用300例   中国电力出版社
九、心得体会
通过两周的课程设计，使我对数字电路有了进一步的了解，在设计抢答器、报警器、定时器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件（如：与非门，555定时器和LED显像管等）及原理有了更深一层次的认识，既增强了我的理解能力,也使我能更好的运用所学的知识。开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也不甚了解，但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。两周的锻炼,14天的不同感受,我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼,但一路走来，我却收获了知识，收获了希望和努力后的成果。
在此我要感谢老师的谆谆教导和同学们的帮助，我相信这十几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发,我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际,证明自己的能力。

treetree600

用状态机

fgaggag

记得用纯硬件电路 画了好大张电路图 做过四位的抢答器课程设计
抢答器 主要是要互锁 ，那是用的是D触发器实现的  其他的也就剩个计时功能了！！
语言实现就更容易了！