燕山大学EDA课程设计之六人抢答器.doc

燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 抢答器 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 11级生物医学工程 学 号： 6 学生姓名： 麻琦芳 指导教师： 陈白 李婷 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6学生姓名麻琦芳专业（班级）生物医学工程2班设计题目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；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。2013年 12 月 19 日 目录一、设计说明1.1 设计思路1.2 模块介绍1.3真值表二、原理图2.1 抢答器及数码管显示原理图2.2 5s计时器原理图2.3 总原理图三、波形仿真图四、管脚锁定及硬件连线五、总结六、参考文献一、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，最先抢中者相应的二级管发光，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，第一个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），首先当控位“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 表一 T触发器真值表表二 74160真值表表三 D触发器真值表二、原理图2.1 抢答器及数码管显示原理图选手控制16号开关，主持人控制m开关，CLK为8HZ的输入脉冲，L1L6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（IOSD1接VCC始终保持为高电平），A3、A2、A1、A0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，与门封锁，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。一轮抢答后主持人在控制异步清零端进行清零。清零完毕后支持人复位准备下一轮抢答。2.2 5s计时器原理图将十进制74160通过异步清零法配置成五进制计数器。当输入1HZ时的始终信号时，即可实现5s定时。将异步清零信号反向后即可获得5s的高电平信号（呼叫声）。当参赛选手按下抢答开关（即此电路中的VCC），当QC、QB、QA输出为000是OR3或门不能打开此时蜂鸣器不响，当QC、QB、QA输出为001、010、011、100、101时OR3或门打开输出高电平，此时蜂鸣器开始响，响五秒之后当QCQBQA变为110时NAND2与非门输出低电平，使CLRN引脚工作使QCQBQA全部清零。2.3 总原理图如图，六个参赛选手分别控制五个开关16，主持人控制一个拨码开关m。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m端需要进行复位（先置为低电平，后置为高电平）。四 仿真图如图，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秒四、管脚锁定及硬件连线输入端锁定： 1-PIN39 2-PIN40 3-PIN41 4-PIN44 5-PIN45 6-PIN46 m-PIN47 CLK-PIN197 CLK1-PIN198输出端锁定： L1-PIN12 L2-PIN13 L3-PIN14 L4-PIN15 L5-PIN17 L6-PIN18 F-PIN38 A0-PIN127 A1-PIN128 A2-PIN131 A3-PIN132 IOSD1-PIN94硬件连接：频率组连接：18（8HZ）-PIN197 21(1HZ)-PIN198五、 总结总结：通过本次EDA课程设计我学会了很多，收获了很多，从当初的对EDA一点都不懂到现在能自己独立完成从电路设计到软件模拟再到上箱手动连接从而验证实验结果这些全部过程。在这一个星期的不断摸索中，我学会并掌握了更多的知识，把从课本上的理论知识运用到在实际操作中，在不断的失败，不断的改进电路图，不断的向别人请教指导中，我终于完成了这次设计，当连上试验箱出现实验结果的时候，不仅让我感觉到了成功的欣喜，几天的努力终于没有白费，更让我对自己有了信心。通过这一个星期的EDA课程设计，通过老师们的讲解和自己的动手不但使我熟悉了EDA课程设计的基本思想和基础知识，初步掌握了其应用软件MAX-Plus的使用，而且更为深入的体会了数字电路在现代高科技信息产业领域中的重要地位，通过简单的电路设计，提高了我得独立思考能力，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，作为一名工科学生，这样的EDA课程设计是非常有意义的。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。经过这次课程设计，我相信在以后的课程设计中我们会吸取经验教训，做出更好的设计来。六 、参考文献常丹华，数字电子技术基础，电子工业出版社张强EDA课程设计指导书燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生学习态度 （认真 较认真 不认真） 该生迟到、早退现象 （有 无）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 20 日图面及其它成绩：答辩小组评语：设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。 设计合理，实现设计要求。 实现了大部分设计要求。 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 20 日课程设计综合成绩：答辩小组成员签字： 2013年 12 月 20 日