人声光显示智力抢答器.docVIP

课题：8人声光显示智力抢答器 一、设计任务及要求 1、设计任务 完成一个能进行8人在规定的时间内抢答判断的控制电路设计。 2、设计目的 该电路是常用于智力竞赛中抢答判断的电路，是进行判断哪一个预定状态优先发生的电路。对于该电路的设计，可以综合应用数字电路中组合逻辑与时序电路的基本知识，进一步掌握各类触发器、门电路的工作原理与使用要点，学会分析数字电路在调试过程中出现的各种问题。 3、设计要求 （1）在主持人表示抢答开始时，计时器开始计时，如规定的时间内没有人抢答，表示时间已到，蜂鸣器发声输出，计时器保持不动。 （2）在主持人示意抢答开始后，计时时间未到时，只要有人抢答，即可显示抢答者的号码（数码管显示），并同时封锁其他抢答者的抢答信号。 （3）在规定的时间内只要有人抢答，计时器停止，显示从开始抢答到有人抢答所经过的时间。 （4）只有主持人的操作，将电路复位后，方可结束上一次的抢答，为下一次的抢答做好准备。 （5）抢答的规定时间为8（本人学号）秒。 二、设计系统方案的比较与选定 1、封存信号方案： 利用74175的上升沿触发器。当有输入信号的时候，利用对应端输出的低电平将CP脉冲封锁，从而封锁了其它信号。选用此方案最佳。 2、计数器方案： 电路的计时计数存在加法计数和减法计数两种方案。其中可选74LS160，其为一个8421编码的十进制加法计数器，同步置数，异步（低电平）清零，而74LS190为单时钟十进制可逆计数器，异步置数，但没有专用的清零输入端，这样会使主持人开关复位电路复杂。因此计数器选择74LS160。 3、优先编码器方案： 74147是10线-4线BCD码优先编码器，其编码输入为I1~I9，而74148是8线-3线优先编码器，其编码输入为I0~I7，由于8人抢答器的选手编号从1到8，没有0号，所以优先编码器选用74147. 三、系统方案框图及实现方法 1、系统方案框图 图1 系统方案框图 2、实现方法 （1）用Max+plus II软件先画出电路图； （2）用Max+plus II软件对绘好的图形文件进行编译和仿真，观察其仿真波形，看其波形是否满足设计的逻辑。 （3）以上两步通过后，用EDA6000对其输入、输出端锁定管脚； （4）连接到实验箱，将编号的程序下载到实验箱，在硬件中进行仿真； （5）观察实际工作情况。 四、单元电路的设计 1、抢答单元的设计 （1）抢答单元电路的功能： ①判断选手按键顺序的先后，并锁存优先抢答者信号，将首先抢答者的代号进行编码，并将编码信号送至译码显示电路 ②有人抢答后，从译码输出端采集一低电平通过与原时钟端相与送至锁存器的时钟CLK端，使锁存器的时钟端始终为低电平，锁存器不工作，保持状态，使其他选手的按键操作无效。 （2）抢答单元电路选用的元件： ①74175 其芯片引脚及功能表如图2所示。 图2（a） 74175的引脚图 图2（b） 74175的功能表 ②74147 74147是十六进制优先编码器。编码器在同一时刻只允许对一个信号进行编码，否则输出的代码会出现混乱。其芯片引脚及功能表如图3所示。 图3（a） 74147的引脚图 图3（b） 74147的功能表 （3）抢答单元电路的组成，该电路是将抢答电路部分封装成一库元件的形式，这样可是图形编辑界面层次清晰，简单。 如图4所示。 图4（a） 抢答单元库文件电路图 双击该库文件即可看到抢答电路的底层电路，如下图： 图4（b） （4）抢答单元电路的工作原理 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ未抢答时接低电位，有CP脉冲的情况下，主持人按下开关开始（即支持人将CLRN置为高电位），如果没有人抢答，即输入端为高电平时，两片74175的输出端(1Q～4Q)均为高电平，则74175的反向输出端(1QN～4QN)连到的74147的输入端为高电平,则不显示选手号码；当有选手抢答时，例如：第3位选手抢答按下C按钮，74175的输出端3QN为低电平，其它均为高电平。信号被送至74147输入端，经编码输出信号“0011”，再经译码显示器，在数码管显示“3”。有人抢答后，随后抢答的人的输入信号均被封锁。 2、计时单元的设计 （1）计时单元电路的功能 根据设计要求，抢答时间需设定为8秒。若在规定时间内无人回答，即计数器计到零，计数停止，产生进位信号，到达报警电路，发光二极管变亮，作为报警信号；若有人抢答，计数立刻停止，待主持人复位。 （2）计时单元电路选用的元件 其芯片引脚及功能表如图5所示。 图5（a） 74160的引脚图 图5（b）74160的功能表 （3）计时单元电路的工作原理 3、封存单元的设计 （1）封存单元电路的功能 当有人在规定时间内抢答，则其他人的输入端信号全部被封锁，抢答无效。 （2）封存单元电路选用的元件 ①74175 其芯片引脚及功能表如图