四人搶答器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文 </p><p><b>　　題目：四人搶答器</b></p><p>　　院 　系 機(jī)電工程系</p><p>　　班 級 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><

2、p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2015年5月20日</p><p><b>　　四人搶答器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)借助于QuartusⅡ軟件在計(jì)算機(jī)上仿真制作了四人搶答器。在搶答類競賽中，通過選手

3、按動按鍵的先后，判定由哪位選手回答問題，并且實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時和對選手加減分的功能。</p><p>　　本設(shè)計(jì)分為四個模塊分別設(shè)計(jì)，每個模塊完成不同的功能，分別實(shí)現(xiàn)搶答器的不同功能，各個模塊共同作用，以實(shí)現(xiàn)整個設(shè)計(jì)的總體功能。</p><p>　　然后在QuartusⅡ軟件中通過波形仿真，檢驗(yàn)該設(shè)計(jì)的具體功能與要求相一致，實(shí)現(xiàn)了四人搶答器的相關(guān)功能</p><p>　　關(guān)

4、鍵詞：QuartusⅡ 搶答器 仿真 搶答器電路、倒計(jì)時電路、報(bào)警電路、時序控制</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言1</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p>　　1.1搶答器設(shè)計(jì)要求2&l

5、t;/p><p><b>　　1.2基本功能2</b></p><p><b>　　1.3擴(kuò)展功能2</b></p><p>　　第2章 單元電路3</p><p>　　2.1主控制模塊：3</p><p>　　2.1.1主要功能3</p><p&g

6、t;　　2.1.2電路圖：3</p><p>　　2.1.3 電路圖分析：4</p><p><b>　　2.2計(jì)分模塊4</b></p><p>　　2.3 10s倒計(jì)時模塊7</p><p>　　2.4 100s計(jì)時模塊7</p><p>　　2.5 警示音模塊9</p&

7、gt;<p>　　第3章 總體設(shè)計(jì)圖10</p><p>　　3.1 搶答器總設(shè)計(jì)圖10</p><p>　　3.2 搶答器工作原理11</p><p><b>　　結(jié)　論14</b></p><p><b>　　謝 辭15</b></p><p>&

8、lt;b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　現(xiàn)今，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企事業(yè)單位及社會團(tuán)體組織中，它為各種知識競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。</p><p>　　對于搶答器我們大家都知道那是用于選手

9、做搶答題時用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。選手們都站在同一個起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。</p><p>　　本文介紹了一種用74系列常用集成電路設(shè)計(jì)的高分辨率的4路搶答器。該搶答器為全數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，具有分組數(shù)多、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有優(yōu)先能力、定時功能及復(fù)位功能。主持人通過控制開關(guān)使搶答器

10、達(dá)到定時、復(fù)位的功能</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1搶答器設(shè)計(jì)要求</p><p>　　實(shí)現(xiàn)4人搶答時每人的分?jǐn)?shù)累加，倒計(jì)時顯示答題時間：</p><p>　　①每人設(shè)置一個搶答按鈕。</p><p>　?、陲@示最快搶答選手的編號，并響鈴。</p

11、><p>　?、圻x手分?jǐn)?shù)預(yù)置為50分，主持人控制加減分?jǐn)?shù)，每次加減都是1分。</p><p>　?、芴崆皳尨鸷统瑫r搶答響鈴，并顯示選手編號。</p><p><b>　　1.2基本功能</b></p><p>　　1、可同時4名選手參賽，他們的編號分別為1、2、3、4，各用一個搶答按鈕，按鈕編號與選手編號相對應(yīng)分別為S1、S

12、2、S3、S4。</p><p>　　2、節(jié)目支持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答</p><p>　　3、數(shù)字搶答器的應(yīng)具有數(shù)碼鎖存、顯示功能。搶答開始后，如果有選手搶答按鈕，編號立即鎖存，并在數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時揚(yáng)聲器給出音響提示，封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。先搶答的選手編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止</p><p><b>

13、;　　1.3擴(kuò)展功能</b></p><p>　　1、定時搶答器功能。搶答器定時為10秒，主持按下開始鍵后，定時器開始工作，開始倒計(jì)時，并在顯示器上顯示出來，同時揚(yáng)聲器發(fā)出聲響。</p><p>　　2、參賽選手在設(shè)定時間內(nèi)搶答（10s），搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示的選手編號和搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>　　3、

14、當(dāng)定時搶答時間已到，還沒人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手搶答，時間顯示00</p><p><b>　　第2章 單元電路</b></p><p>　　2.1主控制模塊： </p>

15、<p><b>　　2.1.1主要功能</b></p><p>　　主控制電路的主要功能有兩個：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用：二是要使其他選手的按鍵操作無效。</p><p><b>　　2.1.2電路圖：</b></p><p>　　圖2-1-1 主控制部分電路圖<

16、/p><p>　　圖2-1-2 主控制部分電路圖的封裝圖</p><p>　　2.1.3 電路圖分析：</p><p>　　該電路有四個輸入和三個輸出：EN為使能端，只有當(dāng)EN為1時，該電路才能正常工作，為0時輸出保持EN端變化前的值不變；KCLR端為清零端，在新一輪搶答之前給它一段時間高電平，是輸出選手號為0；START端為開始控制，當(dāng)清零后，給該端口一個上升沿脈沖，

17、“JISHI”端口變?yōu)楦唠娖?，控?0s計(jì)時器開始計(jì)時，選手就可以搶答了，否則選手按鍵無效；S[3..0]為四個選手的搶答端口，當(dāng)有選手按下鍵時，q[3..0]端口輸出選手的號碼，sound置為高電平，控制聲音輸出。部分波形圖如下：</p><p>　　圖2-1-3 主控制部分電路圖</p><p><b>　　2.2計(jì)分模塊</b></p><p

18、>　　2.2.1 主要功能</p><p>　　該部分電路主要是給選手加分或者減分，并將分?jǐn)?shù)保持到下次變更以前，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)的累加、累減。</p><p>　　2.2.2 電路原理圖</p><p>　　圖2-2-1 計(jì)分部分電路圖</p><p>　　圖2-2-2 計(jì)分部分封裝電路圖</p><p>　　2.2.3

19、 電路原理圖分析</p><p>　　該部分電路主要實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)選手加分、減分。主要部分用兩個74190組成了一個模100計(jì)數(shù)器，和其他器件共同實(shí)現(xiàn)了所要求的功能。</p><p>　　其中，REST是復(fù)位端口，比賽開始時，由主持人（點(diǎn)擊按鍵即可）控制給其一段時間高電平，使四位選手的分?jǐn)?shù)置為50。CHOSE端口是選手選擇鍵，選擇搶到答題機(jī)會的選手。DNUP鍵是加分、減分選擇端口，和CLK端口

20、配合，實(shí)現(xiàn)對選手的加分、減分，當(dāng)DUNP為0時，點(diǎn)擊CLK鍵對所選選手加分，DUNP為1時，點(diǎn)擊CLK鍵對所選選手減分。部分仿真波形圖如下：</p><p>　　圖2-2-3 計(jì)分部分波形圖</p><p>　　2.3 10s倒計(jì)時模塊</p><p>　　2.3.1 主要功能：</p><p>　　主持人按下“START”鍵時，10s倒計(jì)

21、時開始，當(dāng)顯示0s時表示10s內(nèi)無人搶答，則保持0不變 ，并輸出一個報(bào)警信號。</p><p>　　2.3.2 10s計(jì)時部分電路圖</p><p>　　圖2-3-1 10s計(jì)時部分電路圖</p><p>　　圖2-2-2 10s計(jì)時部分封裝電路圖</p><p>　　2.3.3 電路圖分析</p><p>　　該部分

22、由一個74192組成，實(shí)現(xiàn)10s倒計(jì)時，當(dāng)EN為1時開始計(jì)時，當(dāng)顯示0時，SOUND輸出高電平，控制聲音電路發(fā)聲。</p><p>　　2.4 100s計(jì)時模塊 </p><p>　　2.4.1 主要功能</p><p>　　主有選手按下?lián)尨疰I時，100s倒計(jì)時開始，當(dāng)顯示00s時表示100s答題時間已到，則保持00不變 ，并輸出一個報(bào)警信號。若在100s內(nèi)答

23、題完畢，由主持人按下主控制電路的CLR鍵，計(jì)時器重置為99。</p><p>　　2.4.2 計(jì)時部分電路圖：</p><p>　　圖2-4-1 100s計(jì)時部分電路圖</p><p>　　圖2-4-2 100s計(jì)時部分封裝電路圖</p><p>　　2.4.3 電路圖分析：</p><p>　　該部分電路主要是由兩個

24、74193計(jì)數(shù)器組成的模100計(jì)數(shù)器，其時鐘輸入端通過一個與門與EN端口共同配合，控制計(jì)時器計(jì)時的開始和復(fù)位，H、L端口分別顯示時間的高位和地位，當(dāng)計(jì)時器顯示00時，表示答題時間已到，SOUND端口輸出高電平。其部分波形圖如下：</p><p>　　圖2-4-3 計(jì)時部分波形圖</p><p><b>　　2.5 警示音模塊</b></p><p&

25、gt;　　2.5.1 主要功能</p><p>　　輸入信號01，只輸出小于一個時鐘周期的高電平。</p><p><b>　　2.5.2電路圖</b></p><p>　　圖2-4-1 警示音部分電路圖</p><p>　　圖2-4-2 警示音部分封裝電路圖</p><p>　　2.5.3 電路

26、圖分析</p><p>　　clk為脈沖信號輸入端，當(dāng)in由低電平變?yōu)楦唠娖胶?，在第一個時鐘脈沖的上升沿時，sound端口開始輸出一個段半個時鐘周期的高電平，其后又變?yōu)榈碗娖?，以?qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出一聲警示音。其部分電路圖如下：</p><p>　　圖2-4-3警示音部分波形圖</p><p><b>　　第3章 總體設(shè)計(jì)圖</b></p>

27、;<p>　　3.1 搶答器總設(shè)計(jì)圖</p><p>　　圖3-1-1搶答器總體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　圖3-1-2搶答器總體設(shè)計(jì)封裝圖</p><p>　　3.2 搶答器工作原理</p><p>　　3.2.1 各個端口的含義：</p><p>　　表3-2-1 各端口的含義</p>

28、<p>　　3.2.2 操作流程及相應(yīng)波形圖</p><p>　　首先，比賽開始時，由主持人按下EN鍵，然后按下CLR鍵和REST鍵，分別使選手號為0和分?jǐn)?shù)顯示為50，此時選手按鍵不起作用。然后主持人按下START鍵，搶答開始，10s倒計(jì)時開始計(jì)時，當(dāng)有選手搶答時，10s倒計(jì)時結(jié)束，重置為9，當(dāng)沒有選手搶答時，則計(jì)時器顯示0時，停止，揚(yáng)聲器發(fā)出一個警示音。由主持人按下START鍵，置為9，開始下一輪搶答

29、。當(dāng)某個選手第一個按下?lián)尨鸢粹o時，100s倒計(jì)時器開始計(jì)時，當(dāng)選手在規(guī)定時間內(nèi)答題正確時，主持將DNUP鍵置0，然后按一下NOP鍵，給這位選手加一分，若答題錯誤或超出限定時間，則主持人將DNUP置1，然后按一下NOP，給這位選手減一分。另外，當(dāng)超出答題時間時，將會輸出一個高脈沖，使揚(yáng)聲器發(fā)出一個警示音。本輪結(jié)束后，由主持人按下START鍵，開始下一輪比賽。其工作波形圖如下：</p><p>　　圖3-2-1四號選

30、手搶答加一分波形圖</p><p>　　圖3-2-2三號選手搶答減一分波形圖</p><p>　　圖3-2-3無選手搶答波形圖</p><p>　　圖3-2-4選手答題超時波形圖</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)，讓我受到了很大的挑戰(zhàn)，從原來基礎(chǔ)薄弱，

31、通過對知識的理解，對器件的仿真論證，使我對一些器件的功能和使用有了很大的認(rèn)識。</p><p>　　課設(shè)時分析了好多電路，設(shè)計(jì)了很多才選出想要的組合，通過仿真、實(shí)驗(yàn)，最終達(dá)到了設(shè)計(jì)的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了四人搶答，包括搶答部分，答題倒計(jì)時，主持人加減分等。由于本搶答器牽涉知識面廣，再加上時間的倉促，水平的不足，系統(tǒng)中難免有漏洞和不足之處。例如沒能在仿真時加上報(bào)警的聲音控制，也沒能很好的控制每個模塊的始終端等。</p&

32、gt;<p>　　下一階段的主要工作：將以現(xiàn)有的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)一步綜合完善，使其性能更好、控制準(zhǔn)確度更高，而且進(jìn)行實(shí)物焊接，制作出實(shí)物的搶答器元件。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)，我深刻體會到學(xué)術(shù)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性、規(guī)范性，掌握了基本的研究方法，逐漸形成了較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。</p><p>

33、;　　本設(shè)計(jì)是在*老師精心指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計(jì)過程中，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)都給予了精心指導(dǎo)；提出了許多寶貴意見，多次詢問設(shè)計(jì)進(jìn)程；付出了大量的時間和精力，在此表達(dá)真誠的謝意和衷心的感謝！老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響很大，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。</p>

34、;<p>　　本設(shè)計(jì)的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)、朋友的支持、幫助。王靜、朱文杰同學(xué)在整個設(shè)計(jì)過程中給予了鼓勵和支持，大家多次進(jìn)行設(shè)計(jì)難題的討論與分析，這樣為本設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提供了幫助。在此，向老師、同學(xué)表示感謝。最后還要感謝學(xué)院、系為我們提供了一個良好的學(xué)習(xí)氛圍和人文環(huán)境，這對我們以后的學(xué)習(xí)、工作、生活具有重要影響。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><

35、/p><p><b>　?、賹Ｗ?lt;/b></p><p>　　1 歐陽星明.數(shù)字邏輯.第四版.華中科技大學(xué)出版社 歐陽星明 2009</p><p>　　2 康光華 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版） 高等教育出版 2008 3 鄒紅文 數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.洛陽理工學(xué)院出版社 鄒宏文2011</p><p><