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1、个人收集整理 勿做商业用途一、实验目的1学习智力竞赛抢答器电路的工作原理。2学习综合数字电子电路的设计、实现和调试方法。二、实验内容和要求（1）抢答器可容纳四组选手， 并为每组选手设置一个按钮供抢答者使用； 为主持人设 置一个控制按钮，用来控制系统清零 （ 组别显示数码管灭灯）和抢答开始。（2 ）电路具有对第一抢答信号的锁存、 鉴别和显示等功能 . 在主持人将系统复位并发 出抢答指令后，蜂鸣器提示抢答开始，计时显示器显示初始时间并开始倒计时，若参 赛选手按下抢答按钮，则该组别的信号立即被锁存，并在组别显示器上显示该组别， 同时扬声器也给出音响提示 , 此时,电路具备自锁功能，使其他抢答按钮不起
2、作用。（ 3）如果无人抢答， 计时器倒计时到零， 蜂鸣器有抢答无效提示，主持人可以按复 位键，开始新一轮的抢答。（4 ）抢答器具有限时抢答的功能 , 且一次抢答的时间由主持人设定， 本抢答时间设定 为 30 秒。当主持人启动开始键后，要求计时器采用倒计时 , 同时倒计时到 0 秒时扬声 器会发出声响提示。（5）参赛选手在设定的时间内抢答，则抢答有效，定时器停止工作，根据抢答结 果由数码管显示选手的组别，并一直保持到主持人将系统清零为止。2。 2。 2 设计方案二本项目也可以用EDA技术来实现其功能。在芯片选型方面可以考虑选择CPLD芯片作为微控制器.EDA自顶向下的设计方法比较先进；实验室有齐
3、全的开发套件；组员们 均系统学习过EDA基础课程，都有VHDL编程和实验经验，团队之间交流将会比较方便； 芯片容量大，处理速度极快，管脚数目多达84个，10 口数目充足，适合本设计的规模 缺点在于设备相对昂贵，使用不当容易烧毁微处理器。三、设计思路可将整个系统分为三个主要模块：抢答鉴别模块 QDJB;抢答计时模块JSQ;抢答 计分模块JFQ整个系统的组成框图如图5-5-8所示。- # -个人收集整理勿做商业用途-# -四、电路设计CLRABCDLOADL1L0CLKENADD智力竞赛抢答器系统框图:选手抢答按图-21 电路设计指标I本抢答器最多可提供4名参赛选手使用，编号为14号，各队分别用一
4、个按钮 （S1S4）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关 S5,该开关由主持人控制.II 抢答器具有数据锁存功能，并将锁存数据用发光二极管指示灯显示出来，同时蜂鸣器发出间歇式声响，主持人清零后，声音提示停止。III. 抢答先后的分辨率为1ms。IV. 开关S5作为清零及抢答控制开关（有主持人控制），当开关S5被按下时，抢答电路清零，松开后则允许抢答，输入抢答信号由抢答按钮的S1S4实现。V。有抢答信号输入时，有数码管显示出相应组别的号码。此时再按其他任何一个抢答开关均无效，指示灯依旧保持第一个开关按下时所对应的状态不变。VI。能完成由主持人控制的30秒倒计时，有抢答信号输入后计时器停止。VI
5、I 能完成定时器复位，启动，暂停/继续计数。VIII 能完成对每个选手抢答次数的记录，并可复位.2 仿真电路组成（1 ）四路抢答器原理见图-3空A竹MM图3该电路由四个D触发器、与非门及脉冲触发电路等组成其中S1, S2, S3、S4为抢答人按钮，S5为主持人复位。74LS175为四D触发器。无人抢答时，S1S4均未被按下，1D4D均为低电平，在555定时器电路产生 时钟脉冲作用下，1Q立即变为高电平，对应指示灯X1发光，同时数码管显示为1， 将555定时脉冲封锁，此时送给74IS175的CLK端不再有脉冲信号，所以74LS175 输出不再变化，其他抢答者再按下按钮也不起作用， 从而实现了抢答
6、。若要清除，贝U 由主持人按S5按钮完成，并为下一次抢答做好准备(2) 定时器实现 秒脉冲发生器由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器。F=1Hz 定时器电路见图-4图一-4 计数器由两片74LS192同步十进制计数器构成利用错位输出端BO于下一级DOWN相连30循环设置为十位片DCBA=0011 个位片DCBA=0000个人收集整理勿做商业用途30 译码及显示电路有译码驱动器 74LS48和7段数码管组成 控制电路与非门U20A和U21A组成RS触发器，实现计数器复位、计数和保持电路如图一-5所示图-5-# -（3）计数电路计数器由74LS192构成端接电源置数输入端接地，up
7、端接选手输入信号，当有信号输入是加一，load和复位开关用于复位，down加开关控制计数器的减法，电路如图-6个人收集整理勿做商业用途-# -T4L11SZD(4 )完整电路图8个人收集整理 勿做商业用途- # -VHDL 的程序 设计1抢答鉴别模块 VHDL源程序(QDJB.VHD)LIBRARY IEEE;USE IEEE STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY QDJB ISPORT (CLR： IN STD_LOGIC;A， B， C, D： IN STD_LOGIC;A1 ， B1, C1, D1: OUT STD_LOGIC；G ： OUT STD_LOGIC_VECT
8、O(R3 DOWNTO 0)； END QDJB;ARCHITECTURE ART OF QDJB ISCONSTANT W1: STD_LOGIC_VECTOR:=0”0；01CONSTANT W：2 STD_LOGIC_VECTOR”:=0010；CONSTANT W3: STD_LOGIC_VECTOR:=01；00CONSTANT W：4 STD_LOGIC_VECTOR:=10”00;BEGINPROCESS(CLR， A， B, C ， D)VARIABLE LOCK ： STD_LOGIC；BEGINIF( CLR= 1) THEN G = ” 0000 ； LO CK： = 1
9、；=1; D1=1;ELSIF (LOCK=1 ) THENIF(A=1AND B=0AND C=0AND D=0 )A1=0; B1=1; C1=1 ； D1=1ELSIF( A=0AND B= 1AND C=0AND D=A1=1 ； B 1=0 ； C1=1; D1=ELSIF( A=0AND B=0AND C=1AND D=0 )A1=1; B1 = 1; C1=0; D1=1A1=1; B1= 1; C1THEN; G=W；1LOCK:=00) THEN1 ； G=W2;LOC：K=0;THEN； G=W3; LOC：K =01) THENELSIF( A=0AND B=0AND C
10、=0AND D=A1=1; B1 =1 ； C1=1; D1=0; G=W4；LOCK：=0END IF ；END IF ；END PROCES；SEND ART;2、抢答计时模块 VHDL源程序(JSQ VHDLIBRARY IEEE；USE IEEE。 STD_LOGIC_1164.AL；LUSE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY JSQ ISPORT (CLR， LDN, EN, CLK： IN STD_LOGIC；TA, TB: IN STD_LOGIC ；FLAG: IN STD_LOGIC ；BELL ： OUT STD_LOGI；CQA: OU
11、T STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);QB: OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);END JSQ;ARCHITECTURE ART OF JSQ ISSIGNAL DA: STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0;SIGNAL DB: STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO；0)SIGNAL GWYUZHI: STD_LOGIC_VECTO(R3 DOWNTO 0;SIGNAL SWYUZH：I STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO；0)SIGNAL N:INTEGER RANGE 0 TO
12、 10；BEGINPROCESS( CLK，LDN，EN,CLR，TA，TB，FLAG)VARIABLE TMPA: STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO；0)VARIABLE TMPB: STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO；0VARIABLE STAY，FINISH: STD_LOGIC; - 倒计时停止标志BEGINIF CLR= 1 THEN TMP：A =1001 ”; TMPB:=1001 ； SWYUZHI =0000 ； GWYUZHI=0000;DA=100”1； DB=1001” ;ELSIF CLKEVENT AND CLK= 1 THEN
13、IF LDN= 1 THENIF TA= 1 THENGWYUZHI=GWYUZH”I+0001” ;BELL=0 ；IF GWYUZHI=1010 THENGWYUZHI=0000”;END IF;END IF;IF TB= 1 THENSWYUZHI=SWYUZHI+0001;BELL =0;IF SWYUZHI=1010 THENSWYUZHI=0000” ;END IF;END IF ；TMPA：=GWYUZH；ITMPB:=SWYUZHI;BELL=0； STAY:=0ELSIF EN= 1 AND STAY=0 THENIF FLAG=1 THENTMPA:=” 0000” ;TMPB：=0000;END IF;IF TMPA=0000 THENTMPA： =1001;IF TMPB=” 0000” THENSTAY:=1;FINISH ：=1;N =N+1;IF SWYUZHI=0000 THENTMPB:=”1001;BELL =1 ；ELSE TMPB:=SWYUZHI;TMPA:=GWYUZHI;BELL=1;END IF;ELSE TM
