三路智力竞赛抢答器的设计(14.12.22).pptVIP

孙淑艳 2015-01-04 一、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，因此称为功能部件级电路。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字信号的设备，称为数字系统。 数字系统从结构上可以划分为数据处理单元和控制单元两部分，如图所示。 1、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 步骤。 2、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 辅以外围电路将功能实现。 3、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。 4、撰写报告： 设计报告是学生对课程设计全过程的系统总结。 二、数字系统设计的一般步骤 三、数字系统设计的一般方法 数字系统的设计方法有两种，即自上而下的设计方法和自下而上的设计方法。现代数字系统的设计常采用自上而下的设计方法。 自上而下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辑上划分成控制单元和数据处理单元两大部分。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计，最后得到所要求的数字系统。 系统—子系统—功能模块—单元电路—元器件—印制版图 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： 1. 明确所要设计系统的功能，进行逻辑抽象。 设计题目通常是比较简单的文字叙述，没有细节说明，设计者必须对题目消化、理解，逐步明确并抽象出系统要完成的逻辑功能。 2. 确定实现系统功能的总体方案，画出系统方框图。 将系统要实现的复杂功能进行分解，分成若干子功能模块，并确定各功能模块的操作顺序和相互联系，画出系统的方框图。 3. 设计数据处理单元。 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、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. 设计控制单元。 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能。在绝大多数数字系统中，控制单元是同步时序电路。 --三路智力竞赛抢答器的设计 一、系统的功能 智力竞赛抢答器系统要完成的逻辑功能如下: 第一步：主持人预置每组100分。 第二步：主持人按“准备抢答”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，则进行第四步。 第四步：主持人按“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“抢答”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，经主持人允许后答题。 第六步：若选手答题正确，主持人宣布选手得分，并按“加10分”按钮给选手加10分或者按“减10分”按钮给选手减10分。 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 选手 得分 二、确定系统的组成 整个系统应包括主持人控制台、选手抢答台、选手计分器三部分。 主持人通过主持人控制台上所设按钮向选手抢答台和选手计分器发送“预置分值”、“准备抢答”、“开始抢答”、“加分”、“减分”等信号； 抢答选手通过选手抢答台上所设按钮发送“抢答”信号并封锁竞争对手的抢答器，同时向自己的计分器发出“计分允许”信号。 三、主持人控制台功能规划和电路设计 1. 功能规划 （1）主持人控制台状态和所需器件 主持人控制台只有“准备抢答” S0和“开始抢答”S1两个状态，故只需一个触发器FF0；此外需要设置“预置100分”按钮(L)、“准备抢答”按钮(R)、“开始抢答”按钮(S)、“加10分”按钮(U)、“减10分”按钮(D)，可用开关实现。 （2）按钮功能规定和信号形式 L：同时将三个选手的计分器置成100分，选用带低电平有效预置端的计数器构成计分器，故信号形式为负脉冲。 R：将本台状态触发器FF0复位到S0状态，同时将三个选手抢答台置于初始状态，信号形式为负脉冲。 S：将本台状态触发器FF0置位到S1状态，再由FF0向三个选手抢答台输出抢答允许信号，信号形式为负脉冲。 U：给竞答选手加10分，信号形式为正脉冲。 D：给竞答选手减10分，信号形式为正脉冲。 L R S U D 2.电路设计