六人抢答器EDA课程设计.docx

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六人抢答器EDA课程设计

六人抢答器EDA课程设计

燕山大学

课程设计说明书

题目：

六人抢答器

学院（系）：

电气工程学院

年级专业：

学号：

学生姓名：

指导教师：

任文举郑兆兆

教师职称：

实验师实验师

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：

电气工程学院基层教学单位：

电子实验中心

学号

学生姓名

专业（班级）

设计题目

六人抢答器

设

计

技

术

参

数

●六人参赛，每人一个按钮

●主持人一个按钮，按下开始（具有复位功能）后，才能开始抢答

●先抢中者对应的指示灯亮

●有人抢答时，蜂鸣5s，然后自动停止

设

计

要

求

●用拨码开关设定主持人及参赛者按钮

●用红色信号指示灯组L1-L6表示对应参赛者指示灯

●使用数码管显示抢答路数

工

作

量

●学会使用Max+PlusII软件和实验箱；

●独立完成电路设计，编程下载、连接电路和调试；

●参加答辩并书写任务书。

工

作

计

划

1.了解EDA的基本知识，学习使用软件Max+PlusII，下发任务书，开始电路设计；

2.学习使用实验箱，继续电路设计；

3.完成电路设计；

4.编程下载、连接电路、调试和验收；

5.答辩并书写任务书。

参

考

资

料

《数字电子技术基础》.阎石主编.高等教育出版社.

《EDA课程设计B指导书》.

指导教师签字

基层教学单位主任签字

李鑫滨

说明：

此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日

一、设计说明3

1.1设计思路………………………………………………………3

1.2模块介绍…………………………………………………3

1.3真值表……………………………………………………4

二、原理图……………………………………………………5

2.15s计时器原理图…………………………………………5

2.26人抢答器原理图及数码管显示电路……………………6

2.3总原理图…………………………………………………8

三、波形仿真图………………………………………………8

四、管脚锁定及硬件连线……………………………………9

五、总结………………………………………………………9

六、参考文献…………………………………………………12

一、设计说明

1.1设计思路

6个参赛者者每人控制一个开关，主持人控制总开关，抢答时置高电平，主持人置低电平时，系统复位可进行下一轮抢答。

抢答时，最先抢中者对应的二级管发光，数码管显示相应的路数，蜂鸣器响5s，并且此时其他人再按下抢答器不会有反应。

抢答完毕后需要主持人进行复位。

1.2模块介绍

设计方案用到了两个模块：

计时器和抢答器及数码管显示电路。

计时器主要是用了74160和T触发器及门电路，用来控制蜂鸣器的响应时间。

抢答器及数码管显示电路包含6个D触发器、6个发光二极管、1个74148优先编码器和一个6输入的与非门，当有人抢答成功拨下开关置高电平后，相应的发光二极管亮、数码管显示抢答路数并封锁D触发器，其他人再拨下开关并没有影响。

本次课程设计用到的设备还有蜂鸣器（内锁），如图一所示，蜂鸣器模块含有一个蜂鸣器BUZZER和一个跳线器JBUZZER。

当使用蜂鸣是，此跳线器短接。

同时独立扩展下载版CPLD/FPGA的JP2_CF的SPEAKER接高电平时，蜂鸣器工作。

本次课程设计还用到静态共阳极数码管（内锁），当控位“IO_DS1”为高电平时该数码管有效选中，此时74148输出二进制数通过译码后该数码管显示十进制数。

1.3真值表

二、原理图

2.15s计时器原理图

该部分是由一个74160十位计数器和一个T触发器及门电路组成，它的作用是控制蜂鸣器工作5秒后停止工作。

当有人抢答成功后XS给出一个高电平信号，而T触发器输出低电平经反向器作用后输出高电平，两个高电平与一个时钟信号相与后仍为时钟信号，此时74160在时钟信号作用下开始计数，状态分别为001、010、011、100、101的时候蜂鸣器工作，当暂态110出现时，QBQC经与非门作用后给74160复位端一个有效信号，让其复位，而此时T触发器给出一个高电平信号，经反向器后为低电平，经过三相与门作用后使时钟信号失效，74160不再计数，蜂鸣器响够5秒后自动停止（图中CLK1为1HZ的时钟信号），此后若主持人ZCR给个低电平，则74160计数器回到初始设定值。

2.2抢答器及数码管显示电路图

参赛选手分别控制X1-X6,6个拨码开关，ZCR端有主持人控制，CLK2为0.5HZ的输入脉冲。

LED1-LED6为发光二极管，IODS1控制控位当它为高电平时静态数码管显示，A0、A1、A2、A3分别接“1D0”“1D1”“1D2”“1D3”二进制数经过译码后显示抢答路数十进制数。

主持人拨码开关置到高电平，即进入抢答环节，如果有一个参赛选手按下拨号开关，对应的D触发器输出高电平，对应的发光二极管亮，但经过反相器后变为低电平使AND7与门结果为低电平，此时六个D触发器的CLK输入端没有脉冲输入，D触发器全部封锁，所以在有一个人先抢答的前提下，其他选手抢答无效，而经过反相器的六个信号经过74148（由于74148是反码输出，所以在每个输出端又加有反相器）译码后输出三位二进制数A2、A1、A0加上A3端（固定接地）然后A3、A2、A1、A0接静态数码管四个端的1D3、1D2、1D1、1D0控制输出的十进制数还有经过反相器的六个信号通过NAND6与非门后控制IO_DS1控制数码管是否显示。

一轮抢答后主持人在控制异步清零端进行清零。

清零完毕后主持人复位准备下一轮抢答。

2.3总原理图

如下图，六个参赛选手分别控制六个开关X1-X6，主持人控制一个拨码开关ZCR。

有一人先抢答时，对应发光二极管亮、蜂鸣器响五秒后停止并且数码管显示抢答路数。

一个人先按下拨码开关后其他参赛选手在抢答无效。

一轮抢答后主持人利用ZCR端进行复位（先置为低电平，后置为高电平）。

注：

图中元件为封装后的计数器模块。

三、波形仿真

如图，从波形图中可以看出各项输出输入均符合要求：

（1）六人参赛，每人一个拨码开关

（2）主持人用一个拨码开关控制复位，先置地电平后置高电平，才可进行下一轮抢答

（3）先抢中者对应的发光二极管亮，数码管显示抢答路数

（4）有人抢答时蜂鸣5秒

注：

图中模拟是CLK1所选时钟信号并非1HZ，所以只要蜂鸣器A在高电平的时间包含有五个CLK1的上升沿，即表示响了五秒。

四、管脚锁定及硬件连线

⑴输入端锁定：

X1-PIN39X2-PIN40X3-PIN41X4-PIN44X5-PIN45X6-PIN46

ZCR-PIN47CLK2-PIN197CLK1-PIN198

⑵输出端锁定：

C-PIN12D-PIN13E-PIN14F-PIN15G-PIN17H-PIN18

A-PIN38IODS1-PIN94A0-PIN127A1-PIN128A2-PIN131A3-PIN132

⑶硬件连接：

频率组连接：

22（0.5HZ）-PIN19721（1HZ）-PIN198

5、总结

通过为期一周的EDA课程设计，我学到很多。

初步了解到EDA软件系统包含设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块五部分组成。

初步掌握了MAX-Plus应用软件的使用，而且更为深入地了解到数字电路在现代高科技信息产业领域中非常重要。

懂得设计一个电子器件首先要有设计思路，其次原理图的绘制对器件功能的实现至关重要。

再者，对实现多功能的器件可以应用分模块进行设计，将复杂的过程分步简化。

实践是对理论知识的巩固。

通过学习、设计，对74148芯片、74160芯片、D触发器、T触发器、数码管的功能有了进一步的了解。

虽然只是简单的电路设计，但是却提高了我的独立思考能力，通过连结实验箱增强了我的动手能力，并延伸了我在课堂上学到的、知识。

在课程设计中，通过思考、发问，自己解惑并动手设计的过程，将课本上的知识学以致用，不仅强化了自己原有的知识体系，并扩展了自己的思维。

此外，我体会到上课认真听老师的讲解，熟记操作流程可以节省很多时间。

最后，感谢老师的耐心讲解，正因为他们的讲解让我学到很多知识，知道要遇事独立思考，耐心分析。

六、参考文献

1、常丹华主编《数字电子技术基础》，电子工业出版社

2、张强，《EDA课程设计指导书》2013年12月

燕山大学课程设计评审意见表

指导教师评语：

①该生学习态度（认真较认真不认真）

②该生迟到、早退现象（有无）

③该生依赖他人进行设计情况（有无）

平时成绩：

指导教师签字：

2013年12月27日

图面及其它成绩：

答辩小组评语：

①设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。

②设计合理，实现设计要求。

③实现了大部分设计要求。

④没有完成设计要求，或者只实现了一小部分的设计要求。

答辩成绩：

组长签字：

2013年12月27日

课程设计综合成绩：

答辩小组成员签字：

2013年12月27日