数字式八路抢答器-毕业论文.doc

课 程 设 计 课 题 数字式八路抢答器 学 院 电气与信息工程学院 班 级 测控技术与仪器1001班 姓 名 摘 要 当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。而现在的抢答器有着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场。 本课程设计设计的八路数字式抢答器由抢答鉴别模块、抢答计时模块、计分模块、译码显示模块组成。基于FPGA，经过程序设计、调试、仿真、下载和软硬件联合调试等工作，实现了抢答功能。 本方案具有的优点是：随着EDA技术的高速发展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，给设计人员带来了诸多方便。利用它进行产品开发，不仅修改方便、开发周期短、仿真方便、可靠性高，而且具有完全的知识产权。不足之处是：成本比基于基本IC器件开发的多路智力抢答器高，要有较高的软件开发平台，并要求初学者能熟练掌握开发平台的使用。 一、我的设计实现的功能： 基本功能： 八路智力抢答器，同时供8个选手参赛，编号分别为1到8。每位选手用一个答题按钮和LED灯，选手按下时其灯亮。 给主持人一个控制开关，实现系统的清零和抢答的开始。 具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，如果有选手按下了抢答按钮，其编号立即锁存并显示在LCD液晶显示屏上。此外，禁止其他选手再次抢答。选手的编号一直保存直到主持人清除。 扩展功能： 具有提前抢答的鉴别功能，在主持人抢答使能键没按下之前的抢答会被判无效并且蜂鸣器响。 具有定时抢答功能，可由主持人设定抢答时间。当抢答开始后。定时器开始倒计时，并显示在LCD上。 具有计分功能，初始每位选手100分，以后按选手答题情况可以加分和减分，并将每位选手的得分在LCD上显示。 二、设计原理框图： 八路智能抢答器系统可分为三个大的功能模块，抢答鉴别模块，计时模块和译码显示模块。 它们之间的控制关系如图1所示： 图1 抢答器基本原理 当主持人设置答题时间后，启动开始抢答按键时，抢答鉴别模块进入工作状态，选手可以进行抢答，有选手抢答，则抢答鉴别模块锁存该选手的号码，其他选手抢答无效，同时，译码显示选手编号，当定时器时间减少到0秒时，表示抢答时间到，选手抢答无效。抢答选手的号码和抢答时间的倒计时分别通过译码电路显示在数码管上。若有选手选中，则选中后开始答题，剩余答题时间译码显示，规定时间内答完题，主持人按键决定是否加分或减分。 三．系统实现 3.1基于硬件电路实现 3.1.1 抢答器组成具体框图 按照框图，根据功能指标的要求，可以确定各个电路的组成： 抢答电路由优先编码电路74LS148，锁存器74LS279组成。 定时电路由秒脉冲产生电路NE555，同步计数器74LS192组成。 报警电路由脉冲产生电路NE555，扬声器组成。 控制电路用 单稳态触发器74LS121和一些门电路实现。 抢答器具体框图如下图2所示： 3.1.2原理简述 定时抢答器的总体框图如上图所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。 主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，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。 定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。 当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作： ①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；②扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；③控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；④控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。