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数字系统课程设计 指导书 （智力抢答器的设计与实现） 电气与信息工程学院实验室 一、系统设计要求： 在许多比赛活动中，为了准确、直观地判断抢答者，通常设置一台抢答器，并通过灯光、声响、数码管等显示出第一抢答者，同时还可完成计分、扣分等功能。本设计具体要求如下： （1）设计一个可供四组参赛者使用的抢答器，每组设置一个抢答按钮； （2）电路具有第一抢答信号的鉴别功能，当主持人按下清零复位键后，开始抢答，将第一抢答者组别实现出来（数码管显示组号，LED指示灯点亮，并发出“嘀”的声音）； （3）设置计分电路，四组参赛者在开始时预置成100分。抢答后回答正确的加10分，错误则扣10分，将计分结果用数码管显示出来； ＊（4）设置总显示按钮，当主持人按下按钮后，可将每组的得失分情况用数码管直观地显示出来。 二、系统设计方案： 采用自顶向下的调试方法进行设计，将设计分为抢答模块、计分模块、数据选择模块以及译码显示模块。 1、抢答模块（见下图）主要完成4组参赛者抢答鉴别功能。 CLR=0时输出清零，CLR=1时，A、B、C、D哪组输入为1（用实验箱逻辑电平开关代替抢答键），相应路输出有效信号1，并点亮组别指示灯。两组同时抢答无效。 2、计分模块（见下图）主要完成加减计分功能。 当有1组抢答成功后，EN1为1，启动该组计分模块。CLK3为计分脉冲（用单次脉冲开关代替），ADD为加分使能键，为1有效。DEC为减分使能键，为1有效。每组初始分为100分，抢答后回答正确的加10分，错误则扣10分，结果百位、十位、个位分别用4位二进制表示。 3、数据选择模块（见下图），完成计分结果输出选择功能。哪1组抢答成功（A1、B1、C1、D1分别接抢答模块各组输出端，1为有效），就将该组的计分结果显示出来。 4、译码显示模块（见下图），主要完成数码管动态扫描显示。将计分结果百位、十位、个位的4位二进制转化为“0-9”8位字型段码，LEDW为数码管位选信号，“000”对应右边第1个数码管，“001”对应右边第2个数码管，…，依此类推。CLK2为1KHZ动态扫描脉冲。 各个子模块分别用VHDL编写实现相关功能，编译通过后用软件观察仿真波形结果，最后用原理图的方式将各个子模块组合在一起，进行整体综合调试，并下载到硬件中进行验证。 5、顶层参考电路原理图： 三、1K30引脚对应关系表： 名称 引脚号 功能 LEDW0 8 数码管位选 LEDW1 130 数码管位选 LEDW2 10 数码管位选 LEDA 92 数码管段码 LEDB 91 数码管段码 LEDC 90 数码管段码 LEDD 89 数码管段码 LEDE 88 数码管段码 LEDF 87 数码管段码 LEDG 86 数码管段码 LEDDP 83 数码管段码 CLOCK2 55 数码管扫描脉冲（1KHZ） PP 56 单次脉冲（可用作计分脉冲） K1 79 逻辑电平开关 K2 78 逻辑电平开关 K3 73 逻辑电平开关 K4 72 逻辑电平开关 K5 70 逻辑电平开关 K6 69 逻辑电平开关 K7 68 逻辑电平开关 K8 67 逻辑电平开关 ALARM 138 喇叭 L1 140 指示灯 L2 136 指示灯 L3 137 指示灯 L4 133 指示灯 L5 135 指示灯 L6 131 指示灯 L7 132 指示灯 四、课程设计报告要求： 1、统一要求用A4纸双面打印； 2、须包含以下内容： （1）设计任务； （2）设计思路； （3）顶层电路原理图； （4）各个模块及总电路的MAXPLUS仿真波形图； （5）各个模块的VHDL源程序；（要有注释）