eda課程設(shè)計(jì)報(bào)告書-- 智力競賽搶答器

1、<p>　　EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p>　　題目： 智力競賽搶答器 </p><p>　　姓名： </p><p>　　班級(jí)： 電子11-3班 </p><p>　　學(xué)號(hào)： </p><p&g

2、t;　　成績： </p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目及要求</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)題目：</b></p><p><b>　　智力競賽搶答器</b></p><p><b>　　2要求：</b

3、></p><p>　?。?）五人參賽每人一個(gè)按鈕，主持人一個(gè)按鈕， 按下就開始；</p><p>　　（2）每人一個(gè)發(fā)光二極管，搶中者燈亮；</p><p>　?。?）有人搶答時(shí)，喇叭響兩秒鐘；</p><p>　　（4）答題時(shí)限為10秒鐘，從有人搶答開始，用數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)間，0、9、8…1、0；倒計(jì)時(shí)到0的時(shí)候，喇叭發(fā)出兩秒聲響。&l

4、t;/p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)過程及內(nèi)容</b></p><p><b>　　1 總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　智力搶答器由5名選手及主持人作為共同輸入端，由主持人控制總開關(guān)。當(dāng)主持人打開開關(guān)按鈕后，處于高電平狀態(tài)，搶答開始。此時(shí)選手進(jìn)行搶答，搶答后的答題時(shí)間為十秒，搶答者搶答時(shí)輸出高電平有效，最先搶答的人

5、對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)亮，表示該選手搶中，同時(shí)喇叭響兩秒，且數(shù)碼管顯示器開始進(jìn)行十秒倒計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)器再次為0時(shí)，喇叭再響2秒鐘，搶答及答題過程結(jié)束。主持人控制的總開關(guān)可復(fù)位，當(dāng)主持人關(guān)閉開關(guān)時(shí)，處于低電平狀態(tài)，此時(shí)發(fā)光的二極管熄滅，倒計(jì)時(shí)歸零，搶答器不工作，選手無法搶答，直到主持人再次打開開關(guān)時(shí)，進(jìn)行下一輪搶答。</p><p>　　經(jīng)分析，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)包括3個(gè)方面：</p><p>　　①

6、．開始搶答時(shí)，最先按下開關(guān)的選手為搶中者，此時(shí)其他選手按開關(guān)無效；</p><p>　　②．沒有搶答者搶答時(shí)，沒有任何輸出變化，當(dāng)有搶答者搶中時(shí)，對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管發(fā)光，喇叭開始響兩秒，同時(shí)10s倒計(jì)時(shí)開始，關(guān)鍵在于同步性問題；</p><p>　?、郏鞒秩说目傞_關(guān)在任何時(shí)刻關(guān)閉開關(guān)，都可以使整個(gè)系統(tǒng)還原到最初沒有搶答的狀態(tài)。</p><p><b>　　設(shè)

7、計(jì)方案如下:</b></p><p>　　根據(jù)要求將整個(gè)課題設(shè)計(jì)分為4個(gè)模塊，分別為搶答器，分頻器，2s發(fā)聲器，10s倒計(jì)時(shí)器。</p><p>　　總體方案的模塊總設(shè)計(jì)原理圖如下圖：</p><p><b>　　原理圖介紹說明：</b></p><p>　　搶答器模塊中用五個(gè)高低電平控制開關(guān)（AA-EE）作

8、為五名選手的輸入端，并用五個(gè)輸出端（YA1-YE5）外接發(fā)光二極管分別對(duì)應(yīng)于五個(gè)輸入端；另取一個(gè)高低電平控制開關(guān)(FF)作為主持人輸入端；六個(gè)輸入端共同控制搶答器模塊。脈沖輸入信號(hào)輸入端（CCLLKK）輸入頻率732HZ的時(shí)鐘信號(hào)，后邊經(jīng)分頻器模塊產(chǎn)生1HZ的時(shí)鐘信號(hào)，為發(fā)聲器模塊和10s倒計(jì)時(shí)模塊提供時(shí)鐘脈沖頻率，分頻器模塊受主持人開關(guān)和搶答器模塊共同控制。10s倒計(jì)時(shí)器模塊受主持人開關(guān)和搶答器模塊共同控制，七個(gè)輸出端對(duì)應(yīng)接七段顯示譯

9、碼管。2s發(fā)聲器模塊有兩個(gè)，其輸出端均接喇叭，其中一個(gè)受受主持人開關(guān)和搶答器模塊共同控制，另一個(gè)受主持人開關(guān)和10s倒計(jì)時(shí)器模塊共同控制。另外兩個(gè)D觸發(fā)器，做控制開關(guān)。</p><p>　　總體設(shè)計(jì)的仿真波形如下圖：</p><p>　　仿真說明：主持人FF開關(guān)處于高電平狀態(tài)時(shí)是搶答與答題環(huán)節(jié)，開始的一段屬于測試階段，EE選手高電平最先搶中，對(duì)應(yīng)的YE5的輸出端輸出高電平，并驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的發(fā)光

10、二極管發(fā)光，同時(shí)第一個(gè)發(fā)聲器的輸出端（YLB1）輸出2秒的高電平驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲，表示有搶答者搶答成功，同時(shí)10s倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器開始倒計(jì)時(shí)，然后主持人FF關(guān)閉開關(guān)，輸出低電平，整個(gè)系統(tǒng)還原為搶答前最初狀態(tài)，可見重點(diǎn)與難點(diǎn)①②③全部完成實(shí)現(xiàn)，測試成功。接下來一段屬于正常搶答過程，前半段的原理同第一段，后半段顯示譯碼管（YY）依次顯示“09876543210”，當(dāng)?shù)诙€(gè)“0”出現(xiàn)時(shí)，第二個(gè)發(fā)聲器的輸出端（YLB2）輸出2秒的高電平驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲，表

11、示答題時(shí)間到，整體實(shí)驗(yàn)成功。主持人FF開關(guān)再次處于低電平狀態(tài)時(shí)，不能搶答，回到搶答前的最初狀態(tài)，當(dāng)再次輸出高電平時(shí)，進(jìn)行下一輪搶答。</p><p>　　接下來介紹各模塊的工作原理。</p><p>　　2 模塊一：搶答器模塊</p><p><b>　　邏輯原理圖：</b></p><p>　　原理圖說明：A~E輸入端

12、代表五個(gè)參賽選手，F(xiàn)輸入端為置零端，主持人控制，QA~QE輸出端接發(fā)光二極管。當(dāng)F置于低電平時(shí)，5個(gè)DFF觸發(fā)器都被置零，A~E都無法搶答，當(dāng)F置于高電平時(shí)，搶答開始，強(qiáng)中者對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，并通過非門和與門將CP信號(hào)封鎖，并輸入低電平到DFF中，則其他選手再次按鍵時(shí)結(jié)果不會(huì)改變，實(shí)現(xiàn)了一人搶答后，其他人不能再做答，當(dāng)主持人F清零后，與門處的CP信號(hào)打開，主持人F重新置于高電平試則可重新?lián)尨稹?lt;/p><p>

13、;<b>　　仿真波形圖：</b></p><p>　　仿真圖說明：當(dāng)主持人F置于低電平時(shí)，選手無法搶答；當(dāng)主持人置于高電平時(shí)，選手開始搶答，首先搶答的是E，對(duì)應(yīng)的QE二極管發(fā)光，其他人搶答對(duì)結(jié)果沒影響；當(dāng)主持人F清零后，E的二極管由亮到滅，當(dāng)主持人F重新置于高電平試搶答重新開始。</p><p>　　3 模塊二：分頻模塊</p><p>&l

14、t;b>　　邏輯原理圖：</b></p><p>　　原理圖說明：三個(gè)74160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成一個(gè)732進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)到731時(shí)三個(gè)計(jì)數(shù)器的LDN同時(shí)置零，計(jì)數(shù)重新從0開始，完成了732分頻。輸入端FPKG是分頻器開關(guān)，當(dāng)FPKG為低電平時(shí)，3個(gè)74160計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)FPKG為高電平時(shí)，將輸進(jìn)來的732HZ的脈沖分頻成1HZ的脈沖，并從輸出端1HZ輸出，為兩秒計(jì)時(shí)器和十秒倒計(jì)時(shí)器提供時(shí)

15、鐘脈沖，F(xiàn)PKG此開關(guān)保證了此模塊可以與之外的其他模塊保持同步性。</p><p><b>　　仿真波形圖：</b></p><p>　　仿真說明：當(dāng)FPKG為高電平時(shí)732HZ的脈沖通過分頻器被分頻成1HZ的脈沖，并從1HZ端輸出。當(dāng)FPKG為低電平時(shí)，不能進(jìn)行分頻，1HZ端一直輸出低電平。</p><p>　　4 模塊三：10s倒計(jì)時(shí)模塊&

16、lt;/p><p><b>　　邏輯原理圖：</b></p><p>　　原理圖說明：此十秒倒計(jì)時(shí)器是由74168和7448組成的十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，它只保留預(yù)置數(shù)端、CLK信號(hào)端、計(jì)數(shù)輸出端，其余的都置為0.。IN是同步置零端，并且與分頻模塊中的輸入端FPKG同步，保證了與其他模塊同步以及清零還原的功能，當(dāng)IN置于高電平時(shí)，74168有效，倒計(jì)時(shí)開始。當(dāng)輸出9--1時(shí)，右

17、邊的D觸發(fā)器輸出結(jié)果總是0，不影響CLK信號(hào)。當(dāng)輸出從1到0時(shí)，右邊的D觸發(fā)器到上升沿，并輸出1，則或非門輸出結(jié)果為1，則CLK信號(hào)被封鎖,此時(shí)倒計(jì)時(shí)器保持在0不變。若要重新開始，則把IN同步置零即可。QL端輸入的是清零脈沖，此端口不受外邊其他模塊的限制，一直輸入脈沖信號(hào)，該端口是為了保證任何時(shí)候主持人關(guān)閉開關(guān)時(shí)（控制INN）都可以使該模塊還原到最初狀態(tài)，從零開始，工作原理是，當(dāng)INN為低電平，QL信號(hào)輸入74168，將74168同步置

18、零，當(dāng)INN高電平時(shí)通過非門與門封鎖QL信號(hào)，該模塊可以倒計(jì)時(shí)工作。輸出端jskg控制第二個(gè)發(fā)聲器模塊，當(dāng)?shù)诙巍?”出現(xiàn)時(shí)，由低電平變?yōu)楦唠娖?。左邊的D觸發(fā)器是為了處理前面四或門因?yàn)楦偁幟半U(xiǎn)帶來的毛刺的，該步驟在最后說明。</p><p><b>　　仿真波形圖：</b></p><p>　　仿真說明：當(dāng)INN為高電平1且有CLK信號(hào)時(shí)，倒計(jì)時(shí)開始，顯示管顯示，輸出

19、結(jié)果0,9,8···0，最后保持零不變，前邊一段表示當(dāng)輸入信號(hào)INN突然為低電平0時(shí)，倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)清零，還原到最初狀態(tài)。</p><p>　　5 模塊四：2s發(fā)聲器模塊</p><p><b>　　邏輯原理圖：</b></p><p>　　原理圖說明：將74160接成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，輸出端和CLKK用與門連接。當(dāng)INN

20、輸入為0時(shí)，清零，Q1~Q4輸出為0；當(dāng)C1輸入為1時(shí)，CLKK脈沖通過，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到2時(shí)，輸出端通過與門使CLKK信號(hào)封鎖，計(jì)數(shù)器保持在2不變，當(dāng)INN再次為0時(shí)，該模塊還原到最初狀態(tài)。同時(shí)該模塊的輸出端LB只在計(jì)數(shù)器為0和1的時(shí)候輸出高電平1，喇叭發(fā)聲，計(jì)數(shù)器為2時(shí)輸出低電平0，喇叭不發(fā)聲。</p><p><b>　　仿真波形圖：</b></p><p&

21、gt;　　仿真說明：當(dāng)INN輸入為0時(shí)，輸出為0；當(dāng)INN輸入為1且有CP脈沖時(shí)，開始2s計(jì)時(shí)，“0 1 2”到“2”停止。輸出端LB在輸入端INN為高電平1時(shí)且計(jì)數(shù)器為“0、1”時(shí)輸出高電平1，在計(jì)數(shù)器為“2”時(shí)或INN為低電平0時(shí)輸出低電平0。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)結(jié)論</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題：</b&

22、gt;</p><p>　　10s倒計(jì)時(shí)器模塊中，由于74168的輸出端存在競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致或門輸出端出現(xiàn)毛刺，并且該毛刺影響了本模塊及第二個(gè)發(fā)生器模塊的正常工作，故在或門之后添加D觸發(fā)器，其時(shí)鐘信號(hào)輸入端輸入732HZ的脈沖信號(hào)。經(jīng)此改進(jìn)，消除了之前的問題，并且沒有影響到其他環(huán)節(jié)的正常工作，整個(gè)系統(tǒng)功能得到完美的實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　感想：</b>&

23、lt;/p><p>　　通過兩個(gè)星期的EDA課程設(shè)計(jì)，不但使我熟悉了EDA課程設(shè)計(jì)的基本思想和基礎(chǔ)知識(shí)，初步掌握MAX-plus軟件的使用，而且更真切地感受到數(shù)字電子在現(xiàn)代高科技信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的重要地位。</p><p>　　回想剛看到設(shè)計(jì)題目時(shí)的困惑與緊張，電路正確卻仿真不出符合波形時(shí)的憤怒，一次又一次失敗后的不耐煩······當(dāng)一個(gè)

24、個(gè)模塊都成功，連總電路都正確時(shí)，內(nèi)心有種說不出的喜悅，也終于可以松口氣了。</p><p>　　通過簡單電路的設(shè)計(jì)，提高了我的獨(dú)立思考能力，延伸了在課堂上學(xué)到的知識(shí)。以前數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)都是在紙上設(shè)計(jì)，這次是在電腦上，第一次讓我真實(shí)地了解到所學(xué)專業(yè)能做些什么，不再像以前那么迷茫，也使我意識(shí)到高端都源于基礎(chǔ)，基礎(chǔ)課還是很重要的。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)讓我看到了EDA技術(shù)功能的強(qiáng)大，我