方杰EDA技术课程计报告——八路智力抢答器.doc

EDA技术课程设计报告 专业班次： 111032 学员姓名： 方 杰 指导教员： 朱四华 设计时间： 2013.11.13——2013.11.19 海军航空工程学院四系405教研室 设计课题题目： 八路智力抢答器 一、设计任务与要求 1． 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优 先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如,30秒）。 当主持人启动开始键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声 响，声响持续的时间0.5秒左右。5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定 时显示器上显示00。 二、电路原理分析与方案设计 设计思路：设定一条控制总线S 控制整个系统的运作，高电平有效。设定一个清零控制，用于清除上一次抢答的显示，高电平清零。另设定了一个自主的计数器置数控制set。由于DE2板上仅提供50MHz和27MHz的时钟，需设定 lpm_counter分频器（或者74LS292、74LS56分频器）对系统时钟进行分频，计数器主要是用两个74LS190，通过这两个计数器，进行30秒的倒数。 设计方案有两种：1.直接写一个程序,包括所要求的功能, 2.按功能模块分别写程序,然后用原理图联系起来. 三、单元电路分析与设计 根据设计要求，我们把整个电路分为：抢答模块、倒计时模块、报警系统、闪烁系统、附加记录选手抢答分数模块。 3.1 抢答模块 在这个模块中，在主持人按下开关之前，开关控制的倒计时模块反馈一高电平到图中的与非门中，同时74279的Q1反馈一高电平，从而使EIN’的输入为高电平，从而使优先编码器的输出封锁在高电平，从而杜绝了在“开始前抢答有效”问题的出现。 而当有任何一个选手抢答之后，会对其进行编码，然后存在74279里。同时，有人抢答时图中Q1反馈高电平，而使EIN’的输入为高电平，从而使优先编码器的输出封锁在高电平。从而解决了“编码高位的选手不管何时按下都能显示最先按”的问题。 在解决了上述两个问题之后，连接7447，驱动显示数字。 3.2 倒计时模块 在这个模块中主要是由分频器、减法计数器、译码器、驱动显示等元件组成。其中CLOCK信号由高频被分频至秒脉冲。 这部分主要实现以下功能：1、主持人开始，倒计时开始。2、有人抢答，计时停止，显示此刻的数字 。3、无人抢答，计时减至00时，计时停止，直到主持人复位才显示预置数。 功能1：主持人开关与两个减法计数器的预置数端相连，这样就实现了预置数功能。开始之前，由74279的Q1反馈至上图3端与门的信号为低电平，所以，当主持人开始前，是不计时的。开始后，有人抢答前，Q1输出的反馈信号至与门时为高电平，同时十位的计数器因时间未用完反馈至与门的也为高电平，则计数器在开始后就可以随着CLOCK信号计数了。 功能2：有人抢答后，Q1输出高电平，经非门连至与门，则输入的减法信号保持为低电平，即停止计时。 功能3：开始抢答后，时间用完，仍无人抢答时，与计数器相连的或门输出为低电平，连接至与门，则输入的减法信号保持为低电平，即停止计时。 3.3报警系统 在这个模块中，当两片74192输出都为零时,经过或非门,输出高电平,报警. 3.4计时闪烁功能 功能简介：在计时器正常计时期间，提示灯伴随闪烁。当计时中止或终止时，停止闪烁。 只需要分频器输出端、中止及终止低电平信号、主持人开关一起连着与门，再传输给信号灯即可实现功能。 3.5 附加统计模块 功能简介：记录并显示选手的抢答得分。 我们选择用手动方式记录分数。用138译码器、161做计数器，再通过三态门选择输出的选手，若其答对，则给予计分。从而实现记录得分的功能。 3.6仿真波形图 抢答器仿真波形图 四、总原理图及元器件清单 1．总原理图 1．元件清单 元件序号 型号 主要参数 数量 备注 1 74148 1 Q1 2 74279 1 Q2 3 7447 3 Q3 4 74192 4 Q4 5 74292 2 Q5 五、性能测试与分析(软件设