三路智力竞赛抢答器的设计ppt课件.ppt

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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用孙淑艳孙淑艳孙淑艳孙淑艳2015-01-04经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用一、数字系统的基本概念数字系统的基本概念 数字电子技术基础中介绍的编码器、译码器、数据选择数字电子技术基础中介绍的编码器、译码器、数据选择器、加法器、计数器、寄存器等电路，都只能实现某种单器、加法器、计数器、寄存器等电路，都只能实现某种单一的特定的功能，因此称为一的特定的功能，因此称为功能部件级

2、电路功能部件级电路。由若干这样由若干这样的数字电路和逻辑部件构成的，按一定顺序处理和传输数的数字电路和逻辑部件构成的，按一定顺序处理和传输数字信号的设备，称为字信号的设备，称为数字系统数字系统。数字系统从结构上可以划分为数字系统从结构上可以划分为数据处理单元数据处理单元和和控制单元控制单元两两部分，如图所示。部分，如图所示。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1、整体规划：、整体规划：从要求出发，将整体设计分解为多个小模块或者多个从要求出发，将整体设计分解为多个小模块或者多个步骤。步骤。2、具体设计：

3、、具体设计：根据不同小模块或不同步骤的功能查找可用器件，并根据不同小模块或不同步骤的功能查找可用器件，并辅以外围电路将功能实现。辅以外围电路将功能实现。3、调试整合：、调试整合：将小模块进行组合或者将不同步骤按顺序依次实现。将小模块进行组合或者将不同步骤按顺序依次实现。4、撰写报告：、撰写报告：设计报告是学生对课程设计全过程的系统总结。设计报告是学生对课程设计全过程的系统总结。数字系统设计二、数字系统设计的一般步骤二、数字系统设计的一般步骤经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、数字系统设计的一般方法

4、三、数字系统设计的一般方法 数字系统的设计方法有两种，即数字系统的设计方法有两种，即自上而下自上而下的设计方法和的设计方法和自下而上自下而上的设计方法。现代数字系统的设计常采用的设计方法。现代数字系统的设计常采用自上而自上而下下的设计方法。的设计方法。自上而下自上而下的设计方法是针对数字系统层次化结构的特点，的设计方法是针对数字系统层次化结构的特点，将系统的设计分层次、分模块进行。通常将整个系统从逻将系统的设计分层次、分模块进行。通常将整个系统从逻辑上划分成辑上划分成控制单元控制单元和和数据数据处理单元处理单元两大部分。如果控制两大部分。如果控制单元和处理单元仍比较复杂，可以在控制单元和处理单

5、元单元和处理单元仍比较复杂，可以在控制单元和处理单元内部多重地进行逻辑划分，分解成几个子模块进行逻辑设内部多重地进行逻辑划分，分解成几个子模块进行逻辑设计，最后得到所要求的数字系统。计，最后得到所要求的数字系统。系统系统子系统子系统功能模块功能模块单元电路单元电路元器件元器件印制版图印制版图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、数字系统设计的一般方法三、数字系统设计的一般方法 自上而下的设计方法一般要遵循下列几个步骤自上而下的设计方法一般要遵循下列几个步骤：1.1.明确所要设计系统的明确所要设计系统

6、的功能，功能，进行逻辑抽象。进行逻辑抽象。设计题目通常是比较简单的文字叙述设计题目通常是比较简单的文字叙述，没有细节说明没有细节说明，设计者必须设计者必须对题目消化、理解对题目消化、理解，逐步明确并抽象出系统要完成的逻辑功能逐步明确并抽象出系统要完成的逻辑功能。2.2.确定实现系统功能的确定实现系统功能的总体方案，总体方案，画出系统方框图画出系统方框图。将系统要实现的复杂功能进行分解将系统要实现的复杂功能进行分解，分成若干子功能模块分成若干子功能模块，并确定并确定各功能模块的操作顺序和相互联系各功能模块的操作顺序和相互联系，画出系统的方框图。画出系统的方框图。3.3.设计数据处理单元。设计数据

7、处理单元。明确数据处理单元的基本运算和操作明确数据处理单元的基本运算和操作，它们可以是算术和逻辑运算它们可以是算术和逻辑运算、数据的存储、变换和传送等。选用通用集成电路芯片实现其功能数据的存储、变换和传送等。选用通用集成电路芯片实现其功能。4.4.设计控制单元。设计控制单元。根据数据处理单元进行的操作及操作顺序根据数据处理单元进行的操作及操作顺序，确定控制单元的逻辑功确定控制单元的逻辑功能能。在绝大多数数字系统中在绝大多数数字系统中，控制单元是同步时序电路控制单元是同步时序电路。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或

8、接受服务的费用-三路智力竞赛抢答器的设计三路智力竞赛抢答器的设计经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用一、系统的功能一、系统的功能 智力竞赛抢答器系智力竞赛抢答器系统要完成的逻辑功能如下统要完成的逻辑功能如下:第一步：主持人预置每组第一步：主持人预置每组100100分。分。第二步：主持人按第二步：主持人按“准备抢答准备抢答”按钮，宣布准备抢答并述题。按钮，宣布准备抢答并述题。第三步：判断有无违章提前抢答者。如果有违章提前抢答者（选手第三步：判断有无违章提前抢答者。如果有违章提前抢答者（选手抢答台红灯亮并

9、发出声音），则宣布本题失败并做违章处理（如减分或抢答台红灯亮并发出声音），则宣布本题失败并做违章处理（如减分或口头警告），然后返回第二步。如果没有违章提前抢答者，则进行第四口头警告），然后返回第二步。如果没有违章提前抢答者，则进行第四步。步。第四步：主持人按第四步：主持人按“开始抢答开始抢答”按钮，宣布开始抢答。按钮，宣布开始抢答。第五步：选手按自己的选手抢答台上所设的第五步：选手按自己的选手抢答台上所设的“抢答抢答”按钮抢答。抢按钮抢答。抢到答题权的选手抢答台上所设的绿灯发亮并发出声音，经主持人允许后到答题权的选手抢答台上所设的绿灯发亮并发出声音，经主持人允许后答题。答题。第六步：第六步：若

10、选手答题正确，主持人宣布选手若选手答题正确，主持人宣布选手得分得分，并按，并按“加加1010分分”按钮给选手加按钮给选手加1010分或者按分或者按“减减1010分分”按钮给选手减按钮给选手减1010分。分。第七步：转入第二步进行下一题，或宣布抢答活动结束。第七步：转入第二步进行下一题，或宣布抢答活动结束。主持人主持人选手选手得分得分经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、确定系统的组成二、确定系统的组成 整个系统应包括主持人控制整个系统应包括主持人控制台、选手抢答台、选手计分器三台、选手抢答台、选手计

11、分器三部分。部分。主持人主持人通过主持人控制台上通过主持人控制台上所设按钮向选手抢答台和选手计所设按钮向选手抢答台和选手计分器发送分器发送“预置分值预置分值”、“准备准备抢答抢答”、“开始抢答开始抢答”、“加分加分”、“减分减分”等信号；等信号；抢答选手抢答选手通过选手抢答台上通过选手抢答台上所设按钮发送所设按钮发送“抢答抢答”信号并封信号并封锁竞争对手的抢答器，同时向自锁竞争对手的抢答器，同时向自己的计分器发出己的计分器发出“计分允许计分允许”信信号。号。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、主持

12、人控制台功能规划和电路设计三、主持人控制台功能规划和电路设计1.1.功能规划功能规划（1）主持人控制台状态和所需器件）主持人控制台状态和所需器件 主持人控制台只有主持人控制台只有“准备抢答准备抢答”S0和和“开始抢答开始抢答”S1两个两个状态，状态，故只需一个触发器故只需一个触发器FF0；此外需要；此外需要设置设置“预置预置100分分”按钮按钮(L)、“准备抢答准备抢答”按钮按钮(R)、“开始抢答开始抢答”按钮按钮(S)、“加加10分分”按钮按钮(U)、“减减10分分”按钮按钮(D)，可用开关实现。，可用开关实现。（2）按钮功能规定和信号形式）按钮功能规定和信号形式L：同时将：同时将三个选手的

13、计分器置成三个选手的计分器置成100分，选用带低分，选用带低电平有效预置端的电平有效预置端的计数器构成计分器，故信号形式为计数器构成计分器，故信号形式为负脉冲负脉冲。R：将本台状态触发器：将本台状态触发器FF0复位到复位到S0状态，同时将状态，同时将三个选手抢答台置于三个选手抢答台置于初始状态，信号形式为初始状态，信号形式为负脉冲负脉冲。S：将本台状态触发器：将本台状态触发器FF0置位到置位到S1状态，再由状态，再由FF0向向三个选手抢答台三个选手抢答台输出抢答允许信号，信号形式为输出抢答允许信号，信号形式为负负脉冲脉冲。U：给竞答选手加：给竞答选手加10分，信号形式为分，信号形式为正脉冲正脉

14、冲。D：给竞答选手减：给竞答选手减10分，信号形式为分，信号形式为正脉冲正脉冲。LRSUD经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.2.电路设计电路设计 在在Multisim平台中画出电平台中画出电路原理图，路原理图，FF0选用带低电选用带低电平预置和清零的平预置和清零的D触发器，触发器，将将D端和端和CP端接地，端接地，构成构成R-S触发器。按钮可以用单刀触发器。按钮可以用单刀双掷开关双掷开关实现，每次操作必实现，每次操作必须须连按两次连按两次才可模仿一个按才可模仿一个按钮。由于钮。由于FF0在上电仿

15、真时在上电仿真时会自动进入置位状态会自动进入置位状态S1，故，故在电路中加入在电路中加入0.1秒的延迟秒的延迟开开关或延迟继电器使关或延迟继电器使FF0上电上电复位。复位。三三、主持人控制台功能规划和电路设计主持人控制台功能规划和电路设计经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用四、选手抢答器功能规划和电路设计四、选手抢答器功能规划和电路设计1.选手抢答器的输入和输出信号及其含意选手抢答器的输入和输出信号及其含意（1）选手抢答器输入信号应包括：）选手抢答器输入信号应包括：主持人控制台送来的主持人控制台送来的

16、“准备抢答准备抢答”信号，将选手抢答器复位到初始状态，信号，将选手抢答器复位到初始状态，设为设为X0，0有效；有效；主持人控制台送来的主持人控制台送来的“开始抢答开始抢答”信号，允许竞答选手按抢答按钮，设为信号，允许竞答选手按抢答按钮，设为X1，1有效；有效；其它选手抢答器送来的其它选手抢答器送来的“封锁封锁”信号，使本选手不能抢答，设其组合后为信号，使本选手不能抢答，设其组合后为X2，0封锁；封锁；竞答选手按竞答选手按“抢答抢答”按钮形成抢答信号，在电路中作为时钟信号按钮形成抢答信号，在电路中作为时钟信号CP，设为设为X3，负脉冲。，负脉冲。（2）选手抢答器输出信号应包括：）选手抢答器输出信

17、号应包括：“违章抢答违章抢答”信号，用于点亮红灯并使蜂鸣器发声，设为信号，用于点亮红灯并使蜂鸣器发声，设为Y0，1有效；有效；“抢答有效抢答有效”信号，用于点亮绿灯，设为信号，用于点亮绿灯，设为Y1，1有效；有效；“计分允许计分允许”信号，使主持人能对本选手加分或减分，设为信号，使主持人能对本选手加分或减分，设为Y2，1有效；有效；“输出封锁输出封锁”信号，使其他竞答选手按抢答按钮无效，设为信号，使其他竞答选手按抢答按钮无效，设为Y3，1有效。有效。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用XXXX四、选手

18、抢答器功能规划和电路设计四、选手抢答器功能规划和电路设计2.2.选手抢答器的状态规划和设计过程选手抢答器的状态规划和设计过程 选手抢答器应至少具有三个状态，一为初始状态选手抢答器应至少具有三个状态，一为初始状态S0，二为，二为违章抢答后状态违章抢答后状态S1，三为有效抢答后状态，三为有效抢答后状态S2。根据题意可画出。根据题意可画出原始状态图原始状态图和原始状态表。和原始状态表。Si/Y0Y1Y2Y3X1X2S0/00000XS1/1011S2/11100111Q1 n Q0 nX1X2Q1 n+1Q0 n+1Y0 Y1 Y2 Y3 0 0 0 0 10 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1

19、 0 0 1 0 11 0 1 1 1 0 1 00 1 1 1 从原始状态从原始状态表可知表可知，计分允，计分允许信号许信号Y2和输出封锁信号和输出封锁信号Y3始终始终相同，可以合相同，可以合并并Y2和和Y3。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用四、选手抢答器功能规划和电路设计四、选手抢答器功能规划和电路设计2.2.选手抢答器的状态规划和设计过程选手抢答器的状态规划和设计过程 三个三个状态的输出各不相同，已不可化简，需要用两个触发状态的输出各不相同，已不可化简，需要用两个触发器，选用双器，选用双JK

20、触发器触发器74X112。然后进行状态分配，然后进行状态分配，S0=00、S1=01、S2=10，设无关项为，设无关项为S3=11，并规定在任何输入下其输并规定在任何输入下其输出全为出全为0并且次状态为并且次状态为S0。由此得驱动函数和输出函数真值表。由此得驱动函数和输出函数真值表如表所示。如表所示。Q1 n Q0 nX1X2Q1 n+1Q0 n+1J1 K1 J0 K0Y0 Y1Y2 0 0 0 0 10 1 0 0 0 1 0 0 00 0 1 1 1 01 0 0 1 0 10 01 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 10 0 0可写出各输出表达式可写出各输

21、出表达式经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用四、选手抢答器功能规划和电路设计四、选手抢答器功能规划和电路设计2.2.选手抢答器的状态规划和设计过程选手抢答器的状态规划和设计过程 输入封锁信号输入封锁信号X2为为0时起封锁作用，其他选手抢答器中时起封锁作用，其他选手抢答器中任一个输出封锁信号为任一个输出封锁信号为1时，时，X2都应为都应为0，故可用或非门实现。，故可用或非门实现。各驱动信号表达式各驱动信号表达式经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为

22、消费者购买商品的价款或接受服务的费用四、选手抢答器功能规划和电路设计四、选手抢答器功能规划和电路设计3.3.电路设计电路设计 根据上述分析根据上述分析所设计的电路原理图如图所示。所设计的电路原理图如图所示。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用五、计分器功能和电路设计五、计分器功能和电路设计1.计分器应具备基本功能计分器应具备基本功能（1）计数范围为）计数范围为000990，以，以10为最小计数单位；为最小计数单位；（2）采用三位七段显示数码管显示计分值；）采用三位七段显示数码管显示计分值；（3）可用预

23、置脉冲将计数值预置成）可用预置脉冲将计数值预置成100分；分；（4）具有）具有“计分允许计分允许”信号输入端，该信号有效时方信号输入端，该信号有效时方 可对本计分器进行加分或减分操作；可对本计分器进行加分或减分操作；（5）具有）具有“加加10分分”脉冲信号和脉冲信号和“减减10分分”脉冲信号脉冲信号 输入端输入端。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用五、计分器功能和电路设计五、计分器功能和电路设计2.电路设计电路设计 选用选用74X192构成计分器电路如图构成计分器电路如图所示。所示。经营者提供商品或

24、者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用六、整体连接和调试六、整体连接和调试 在在Multisim环境下将主持人控制台、环境下将主持人控制台、三三路选手抢答器、路选手抢答器、三三路计分器互相正确连接，加入必要的外部元件路计分器互相正确连接，加入必要的外部元件，如开关、红绿如开关、红绿灯、蜂鸣器、数码管等，基本完成了抢答器系统的设计，然后灯、蜂鸣器、数码管等，基本完成了抢答器系统的设计，然后便可接通电源进行仿真调试。便可接通电源进行仿真调试。仿真时应按照设计要仿真时应按照设计要求逐求逐项进行测试项进行测试，看所设，看所设计的电路是否完全具备计的电路是否完全具备设设计要求计要求的所有功能。通常的所有功能。通常一次取得完全成功的可能一次取得完全成功的可能性不大，这时需要将原设性不大，这时需要将原设计作某些调整或改变，直计作某些调整或改变，直到到设计设计电路完全满足设计电路完全满足设计要求。要求。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用七、撰写报告七、撰写报告 电路调试成功后，按照设计报告的格式撰电路调试成功后，按照设计报告的格式撰写实验报告，要求图文并茂，纸张大小选用写实验报告，要求图文并茂，纸张大小选用A4纸。纸。