综合设计报告(抢答器)分析.pdf
《综合设计报告(抢答器)分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《综合设计报告(抢答器)分析.pdf(28页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、武汉工程大学 计算机科学与工程学院 综合设计报告 设计名称:硬件系统综合设计 设计题目:抢答器的设计 学生学号:1505120201 专业班级:2015 计算机科学与技术实验班02 学生姓名:查红胜 指导教师(职称):陈艳(讲师) 学业导师(职称):陈艳(讲师) 学生成绩: 完成时间:2016.11.28-12.11 武汉工程大学计算机科学与工程学院制 - ii - 说明: 1、报告中的第一、二、三项由综合设计负责人在综合设计开始前填写并发 给每个学生。 2、学业导师负责批改学生的设计报告,并给出相应的得分。同时,就设计 报告质量撰写评语。 3、指导教师就学生在设计期间的表现及设计完成情况分别
2、给出相应的得 分。同时,就此两项情况撰写评语。 4、设计的总评成绩由上述各部分累加得出,由指导教师汇总,并填写于 报告的封面。 5、设计报告正文字数一般应不少于5000 字,也可由综合设计负责人根据 本项综合设计的具体情况酌情增加字数或内容。 6、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式(适用 于学院各项课程设计),各专业也可根据本项综合设计的特点及内容做 适当的调整,并上报学院批准。 成绩评定表 学生姓名:查红胜学号: 1505120201 班级: 2015计算机科学与技术实验班2 类 别 合计 分值 各项 分值 评分标准 实际 得分 评语 报 告 质 量 30 10 报告格
3、式规范,表述清晰, 章节内容组织恰当。符号统 一,图表完备,符合规范要 求。参考文献数量在5 篇以 上,格式及引用符合要求。 学业导师(签字): 10 报告内容翔实,结构严谨合 理。课题背景介绍清楚,综 述充分。设计与实现等主要 过程完整,论述具体透彻。 能运用所学专业知识对问题 加以分析和求解。无抄袭现 象。 10 设计报告对整个设计过程进 行了全面总结, 体现了收获, 得出了有价值的结论或结 果。 平 时 表 现 20 20 遵守学习纪律,表现良好, 积极完成课程设计任务,无 旷课、迟到、早退等情况。 指导教师(签字): 设 计 完 成 情 况 50 30 按照要求完成设计内容,方 案合理
4、,功能完善,设计工 作量饱满,能运用专业知识 和技能去发现与解决实际问 题。 20 在设计过程中展现出了较强 的学习能力、 动手实践能力、 团队协作能力和创新意识。 总评成绩 一、综合设计目的、条件、任务和内容要求: 1)设计目的 抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但目 前使用的抢答器存在分立元件较多,造成每路的成本较高,而现代电子技术的发 展要求电子电路朝数字化、集成化方向发展,因此设计出数字集成化全集成电路 的多路抢答器是现代电子技术发展的要求 通过本次设计,要求同学们掌握抢答器的工作原理、 设计方法,学习 Multisim 仿真工具,完成简单数字电路的设计;复
5、习巩固逻辑电路及时序电路相关原理、 应用知识;进一步学习、掌握各种常用芯片的逻辑功能及使用方法;学习锁存器 设计、数字系统的设计、测试方法。 2)条件 本次设计分数字电路仿真和搭建实际电路两部分,分别在专业机房和数字逻 辑实验室进行。 数字逻辑实验室为每个小组准备独立的试验台、电源、面包板(可 以选用数字逻辑课程实验箱)、万用表、镊子、剪刀、拔线铨、导线若干;提供 设计需要的芯片,包括:锁存器、定时器、段码管、段码管驱动译码芯片及各种 门电路芯片及相应的电阻、开关等。 3)任务和要求 (1)设计指标 抢答器同时供 N名选手或 N个代表队比赛,分别用N个按钮 S0 SN-1 示。 设置一个系统清
6、除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,扬声 器发出声响提示,并在数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存,优先抢 答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 实现抢答倒计时和报警。 (2)设计要求 画出电路原理图; 元器件及参数选择; 系统设计、调试与分析。 (3)制作要求 应用 Multisim或 Proteus 等软件先完成硬件仿真, 并在此基础上完成实际的 硬件电路设计、装配,达到设计要求,并能发现问题和解决问题。 (4)编写设计报告 依照给定模板完成设计报告,要求体现自己的工作、收获和思考。 二、进度安排: 11 月 2
7、8 日之前指导教师将设计题目、 相关资料发给学生。 学生自学仿真工具, 试做题目。 11 月 28 日确定分组和选题,查阅资料,搭建基本硬件电路。 11 月 29 日12月 4 日分析、选择合适的设计方案,完成仿真。 12.512.6 完成、完善系统功能,硬件测试,教师检查验收,各小组方案交流。 12.712.11 完成综合设计报告 三、应收集资料及主要参考文献: 1. 康华光 . 电子技术基础(数字部分)第六版M. 高等教育出版社, 2014.1 2. Multisim 和 Proteus仿真相关资料 3. 21IC 电子网: http:/(查芯片 datasheet ) 4. 和选题相关的
8、其它资料 - I - 目 录 摘要. II Abstract . . III 第一章绪论 . . 1 1.1 课题设计的背景 . 1 1.2 课题设计的目的 . 1 1.3 课题设计任务和要求 . 1 1.4 课题设计的理论依据 . 2 第二章开发工具及相关技术 . . 3 2.1 设计中使用的芯片介绍. 3 2.2 设计电路介绍 . 6 2.3 Multisim仿真软件介绍 7 第三章 系统设计 . . 10 3.1 方案设计 . . 10 3.2 电路工作分析 . . 10 第四章系统测试及改进 . 15 4.1 电路的仿真测试 . . 15 4.2 电路仿真发现的问题 . . 16 4.
9、3 电路的优化 . . 16 总结 . . 18 致谢 . . 19 参考文献 . 20 - II - 摘要 数字电路产品在生活中有着极其广泛的应用,包括计算机、数字通信、智能仪器仪 表、自动控制及航天等领域中。 这些给人们带来了生活, 工作等方面带来了极大的方便。 数字电路的发展, 使得这门课程对于我们来说是很有必要学好。数字电路设备实现简单, 速度和可靠性好。 在这次的数字电路制作中,本人制作多路智能抢答器。抢答器在比赛等场合中不可 缺少的设备。本文就是从数字电路芯片的功能简介开始,利用功能不同的数字电路芯片 的组合来实现多路抢答器的功能。首先简要的介绍了课题设计的背景、目的以及课题设 计
10、任务和要求。然后介绍几个主要集成芯片的管脚功能和用法。最后介绍多路抢答器的 原理和设计过程。 总结与改进部分, 讲一些电路在实际设计调试中的不足,并加以改进。 该多路抢答器设计为一个八路抢答器,每个编号对应相应的组别或个人。当其中一 人抢答时,抢答成功后,与此人对应编号的显示灯会亮,而其他人的则不会亮。其次, 本抢答器中有抢答时间的限制,当时间超过十秒钟的时候所有人都不能够在抢答。而我 们在完成八人抢答的功能后,扩展到十人抢答。 关键字 :抢答;优先编码器;仿真; - III - Abstract Digital products are widely used in life, includ
11、ing computer, digital communication, intelligent instrument, automatic control, aerospace and other fields. These bring life and work brought great convenience. The development of digital circuits, so that this course is very necessary for us to learn the realization of a simple digital circuit. The
12、 equipment, speed and reliability. In the production of digital circuits, I produced multi-channel intelligent responder. The responder occasions in competitions indispensable equipment. This article is from the digital circuit chip features, to achieve multi-channel responder function using a combi
13、nation of digital circuit chip with different functions. First briefly introduces the design background. Objective to research and design tasks and requirements. Then we introduce several main integrated chip pin function and usage. Finally introduces the principle and design process of multiple res
14、ponder. Summary and improvement, some lack of actual circuit in the design and debugging of, and to be improved. The multi-channel Responder design for a eight responder, each number corresponding to the corresponding groups or individuals. When one answer, answer in success, and the corresponding n
15、umber of the display lights, while others are not bright. Secondly, there is the answer in the answer in the time limit, when it takes more than ten seconds all the people are not able to be in the answer. And we finished eight in the answer function, extended to ten of the responder. Keywords:Answe
16、r; priority encoder;simulation - 1 - 第一章绪论 1.1 课题设计的背景 抢答器是一种应用非常广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它能迅速、客观地 分辨出最先获得发言权的选手。 早期的抢答器只由几个三极管、 可控硅、发光管等组成, 能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机或数字集成电 路,并增加了许多新功能,如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等 功能。 随着科技的发展,现在的抢答器有着数字化,智能化的方向发展,这就必然提高了 抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多,操作简单,经济实用的小型抢答 器必将大有市场。但
17、目前使用的抢答器存在分立元件较多,造成每路的成本较高,而现 代电子技术的发展要求电子电路朝数字化、集成化方向发展,因此设计出数字集成化全 集成电路的多路抢答器是现代电子技术发展的要求。抢答器作为一种工具,已广泛应用 于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校低,且有的要么制作复杂,要么可 靠性低,减少兴致。作为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受,但每年使 用的次数极少,往往因长期存放使(电子器件的)抢答器损坏,再购置的麻烦和及时性 就会影响活动的开展。因此设计出结构简单,工作稳定,功能齐全的抢答器电路必将大 有市场。 1.2 课题设计的目的 抢答器在各种场合、 电视台的娱乐节目中
18、得到广泛应用。在各种竞赛、 抢答场合中, 它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。它能根据参赛选手的请求,很好地区 分先后顺序并显示选手的编号。为各种抢答形式的比赛提供了公平公正的比赛环境。 其次,通过这次抢答器的设计,同学们掌握抢答器的工作原理、设计方法,学习 Multisim 仿真工具,完成简单数字电路的设计,复习巩固所学相关原理和知识,进一步 学习、掌握各种常用芯片的逻辑功能及使用方法,学习锁存器、编码器的设计,数字系 统的设计及测试方法,并不断改进。从而可能在之后的学习工作中设计出更加方便,功 能更加齐全的抢答器产品。 1.3 课题设计任务和要求 (1)设计指标 抢答器同时供 N名
19、选手或 N个代表队比赛,分别用N个按钮 S0-SN-1 示。 设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。 - 2 - 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在数码管 上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系 统清除为止。 实现抢答倒计时。 (2)设计要求 画出电路原理图; 元器件及参数选择; 系统设计、调试与分析。 (3)制作要求 应用 Multisim或 Proteus 等软件先完成硬件仿真,并在此基础上完成实际的硬件 电路设计、装配,达到设计要求,并能发现问题和解决问题。 1.4 课题设计的理论依据 抢答器系统的原理框图
20、如图1.1所示, 设计的数显抢答器通常用TTL 集成电路制作, 它主要由倒计时数字显示、译码器、编码器、锁存器、显示器等部分组成。主持人开关 控制定时电路;锁存器用来锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;用断码管显示 抢答器组别号码,同时与选手对应的显示灯显示抢答者。 用 CD4532 优先编码器对参赛选手或团队进行编号。其次将第一个抢答到的选手编 号通过 74HC373 进行储存,此时有个关键的地方,就是74HC373在储存第一位抢答选 手的编号后不在接受随后抢答选手的编号输入。最后将74HC373 里储存的第一个抢到 答题权的选手编号输出,一方面输出到断码管上,另一方面通过74HC154
21、 译码器译码 输入到与该选手对应的显示灯上,使之点亮。回答问题结束后主持人通过断开开关开恢 复系统。 图 1.1 抢答器系统的原理框图 - 3 - 第二章开发工具及相关技术 2.1 设计中使用的芯片介绍 (1)CD4532 8线-3 线优先编码器 图 2.1 CD4532 引脚图 本次课题设计中运用两片CD4532进行 8 位以上选手的编码。选手的抢答方式为开 关的闭合使之信息传输到优先编码器的输入端。 (2)74HC373 八 D锁存器 如图 2.2 为 74HC373外部管脚图。Vcc 接电源,Di 为数据输入端, Oi 为数据输出端, GND 接地。 图 2.2 74HC373 外部管腿
22、图 CD4532B的功能是 8位输入( D7-D0 )3 位 二进制输出的优先编码器,8 个输入端的输入 优先级次序依次为D7D0 。如右图 2.1 ,当片 选使能端 EI 是低电平的时候该优先编码器被 禁止工作。当EI 时高电平时编码器工作,即 将最高优先级的输入端编为二进制的代码显 示在输出端 Q2-Q0 , 同时片选信号端GS为高电 平以表示编码器正处于工作状态。当输入端没 有输入时(输入全部为低电平) 输出使能端 EO 为高电平。如果任何一个输入端有输入(即有 输入端为高电平) ,EO为低电平同时低于该输 入端优先级的任何请求将无效。 - 4 - 图 2.3 74HC373 逻辑图 如
23、图 2.3 为 74HC373的逻辑图,由逻辑图可以看出74HC373 内部就是由八个 D触发 器构成,可以储存八位二进制数。在设计中我们是利用74HC373 对第一个抢答选手的编 码信息进行存储的,如果是八人抢答则是是存储三位二进制数,如果是十人抢答则存储 的是四位二进制编码。 图 2.4 74HC373 真值表 由图 2.4 可知当 OE 为高电平时, O0O7 呈高阻态,即不驱动总线,也不为总线的 负载,但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时, O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时, O 被锁存在已建立的数据电平。 在本课题设计中该芯片的功能编码器输出的第一
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 综合 设计 报告 抢答 分析
链接地址:https://www.31doc.com/p-4747157.html