简易抢答器的设计52页PPT
数字电路课程设计-抢答器课程设计课件
实际应用中的改进方案
改进方案
01
在调试过程中，应更加耐心细致，逐步排 查问题，提高解决问题的效率。
03
02
在设计过程中，应更加注重元件参数的选择 和匹配，以提高设计的准确性。
04
具体实施
在选择元件时，应仔细阅读元件手册，确 保参数符合设计要求。
05
06
在调试过程中，可以采用分步调试的方法 ，逐步排查问题，找到问题的根源。
调试步骤和方法
步骤三：功能测试 逐个测试抢答器的各个功能，如抢答、显示等。
检查是否存在逻辑错误或功能异常。
调试步骤和方法
方法：分块调试 将电路分成若干模块，分别进行调试，以确定问题所在。
使用示波器、逻辑分析仪等工具辅助调试。
测试方案和结果分析
方案一：正常情况下的功能测 试
按照使用说明书的操作步骤进 行测试。
阐述电路板布线的技巧和规范，包括 线宽、间距、转角等，以确保电路板 的可制造性和稳定性。
03
抢答器软件设计
控制逻辑设计
控制逻辑电路
采用逻辑门电路（如与门、或门、非门等）实现控制逻辑，确保抢答器在主持 人按下开始按钮后开始工作。
状态机设计
设计状态机来管理抢答器的不同工作状态，如等待状态、抢答状态、违规状态 等，以便根据不同状态执行相应的操作。
数字电路课程设计抢答器课程设计课件
目录
• 引言 • 抢答器电路设计 • 抢答器软件设计 • 调试与测试 • 总结与展望
01
引言
课程设计的目的和意义
01
02
03
实践应用
通过设计抢答器，学生可 以实际应用数字电路的知 识，加深对理论知识的理 解。
问题解决
设计过程中会遇到各种问 题，需要学生运用所学知 识进行解决，提高解决问 题的能力。
简易抢答器设计与制作
简易抢答器设计与制作
专业名称：电气自动化
班级：电气131
姓名:刘群
辅导老师：舒为清
简易抢答器的制作
（一）、项目名称：抢答器的制作
(二）、产品电路原理图:
(三)、产品功能介绍:
当无人抢答时，J1—J4均未被按下，D1—D4均为低电平，在时钟脉冲作用下，74LS175的输出端均为低电平，LED发光二极管不亮.当有人抢答时，如S1被按下时，D1输入端变为高电平，在时钟脉冲的作用下,Q1立即变为高电平，对应的发光二极管发光.
（四)、原件清单：
电阻510 LED灯芯片电容按钮
8 4 3 1 4
（五）、制作过程：
1：察看芯片引脚图并画好电路图。
2：按照画好的电路图把元件安放在电路板上并固定在电路板上.
3：用烙铁按照画好的电路图把原件连接在一起。
4，测试电路看看是否能实现四人抢答功能。
（六）产品实物图: 正面图
反面图
(七)、总结：
在这次电路焊接中让我学到了很多，多次的焊接让我的焊接技术有了很大的进步也让我知道了74LS175的芯片的作用，一开始我没有拿到元件就去焊接而是看一下别人是怎么摆放的根据他人的摆放的好的地方学过来用在自己的电路板上并加入自己的想话使自己的电路板更加好看，更加美观。
在这次焊接中也出现了一些问题，在焊接后面的芯片时有时和前面的线路有冲突，要改一下前面的电路，所以以后再焊接摆路线时要纵观全局。
抢答器的设计与制作
抢答器的设计与制作抢答器是竞赛问答中一种常用的必备装置,从原理上讲,它是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路和ＰＬＤ器件设计抢答器的方法。
1 抢答器的基本组成及工作原理1.1 抢答器的组成抢答器的一般构成框图如图1.1所示。
它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、7段显示器几部分组成。
下面逐一给予介绍。
图1.1 抢答器的组成框图（１）开关阵列电路该电路由多路开关所组成，每一竞赛者与一组开关相对应。
开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。
（２）触发锁存电路当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。
若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。
（３）编码器编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码，以提供数字显示电路所需要的编码输入。
（４）７段显示译码器译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。
（５）数码显示器数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管。
本设计提供的为LED 数码管。
1.2 抢答器的工作原理(1)开关阵列电路图1.2所示为８路开关阵列电路，从图上可以看出其结构非常简单。
电路中，Ｒ1～Ｒ8为上拉和限流电阻。
当任一开关按下时，相应的输出为低电平，否则为高电平。
图1.2 开关阵列电路(2)触发锁存电路图1.3所示为８路触发锁存电路。
图中，74HC373为8D锁存器，一开始，当所有开关均未按下时，锁存器输出全为高电平，经８输入与非门和非门后的反馈信号仍为高电平，该信号作为锁存器使能端控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态；当任一开关按下时，输出信号中必有一路为低电平，则反馈信号变为低电平，锁存器刚刚接收到的开关被锁存，这时其它开关信息的输入将被封锁。
简易数字抢答器设计
设计题目：（简易数字式竞赛抢答器设计）简易数字式竞赛抢答器设计一、设计任务及要求：在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器。
通过抢答器的数显、灯光和音响等手段指示出第一抢答者。
同时，还可以设置定时、记分、犯规及奖惩记录等多种功能。
（一）具体要求：设计制作一个可容纳3个组参赛的抢答器。
1、每组设置一个抢答开关，分别为S0,S1,S2（高电平，即逻辑“1”有效）。
2、设置主持人控制键：J0是用于控制整个系统清零的按钮（高电平，即逻辑“1”有效），J l是用于发布抢答开始命令的开关（高电平，即逻辑“1”有效）。
3、设计抢答定时（20秒）电路，且计时起点与抢答命令J1同步，抢答者必须在定时20秒内进行抢答，超时而无人抢答则题目作废。
4、设计第一抢答信号鉴别和锁存功能。
在主待人发布抢答命令之后，第一抢答者按下抢答开关后，电路应记忆下第一抢答者的组别，并封锁其他各组的按钮，即其他任何组按键都不会使电路响应。
（二）输入输出说明：1、输入信号：四个控制开关S0、S1、S2、J1 和1个按钮J0。
2、外部输入脉冲信号时钟源CP（2Hz），经适当分频后供控制器和定时器使用。
3、定时时间输出接到外部的2个8421BCD数码管M1、M2上，显示定时时间（19～00）。
4、输出以发光二极管LED方式指示第一抢答者，各组的发光二极管分别是L0，L1，L2。
其具体框图如下：根据如上说明，本设计的主要任务和设计要求是：1、按照现代数字系统的Top-Down模块化设计方法，提出数字式竞赛抢答器设计系统的整体设计方案，并进行正确的功能划分，分别提出并实现控制器、定时器、第一信号鉴别等模块化子系统的设计方案。
2、在ModelSim的EDA设计环境中，完成系统的顶层设计、各子系统的模块化设计。
分别完成各个基于V erilog HDL语言实现的子模块（包括控制电路、定时电路、第一信号鉴别电路）的逻辑功能仿真。
课程设计-抢答器
（1）抢答器同时提供4名选手参赛，分别用4个按钮表示。
抢答时长为10秒。
（2）输入抢答信号在“抢答开始”命令后的规定时间，显示抢答者的序号，相应的绿灯亮。
在命令开始前抢答，显示违规者的序号，红灯亮。
（3）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。
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零为止。
（4）参赛选手在设定时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作。
显示器上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人清零为止。
（5）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效。
红灯亮，并禁止抢答。
定时器上显示0。
三．总体方案及工作过程定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。
主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。
扩展电路完成定时抢答的功能。
如图所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。
当定时时间到，却没有选手抢答时，封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。
当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：1）优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；2）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；3）控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。
四、各部分电路具体设计原理1）脉冲产生电路该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路，利用555以及一些电容和电阻实现，使每秒产生一个CP上升沿。
三路智力竞赛抢答器的设计ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
数字系统设计实例
--三路智力竞赛抢答器的设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
J0
X
1
Q
n 1
K 0 Q 1n
输入封锁信号X2为0时起封锁作用，其他选手抢答器中 任一个输出封锁信号为1时，X2都应为0，故可用或非门实现。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
数字系统设计
三、数字系统设计的一般方法
数字系统的设计方法有两种，即自上而下的设计方法和自 下而上的设计方法。现代数字系统的设计常采用自上而下 的设计方法。
自上而下的设计方法是针对数字系统层次化结构的特点， 将系统的设计分层次、分模块进行。通常将整个系统从逻 辑上划分成控制单元和数据处理单元两大部分。如果控制 单元和处理单元仍比较复杂，可以在控制单元和处理单元 内部多重地进行逻辑划分，分解成几个子模块进行逻辑设 计，最后得到所要求的数字系统。
第四步：主持人按“开始抢答”按钮，宣布开始抢答。
第五步：选选手手按自己的选手抢答台上所设的“抢答”按钮抢答。抢到 答题权的选手抢答台上所设的绿灯发亮并发出声音，经主持人允许后答 题。
第六步：若选手答题正确，主持人宣布选手得得分分，并按“加10分” 按钮给选手加10分或者按“减10分”按钮给选手减10分。
简易抢答器的设计
4.1.3 普通编码器的VHDL设计 • 8线-3线编码器可对8个输入信号进行编码，输出
为3位二进制编码。逻辑符号图如图4-2所示，真 值表如表4-1所示。
• 1. 采用行为描述方式的8线-3线编码器VHDL设计
为了保证编码的唯一性，输入端只允许有1个有效编码输入 信号“1”，为了避免当输入端有多个“1”时出现编码混乱，上面 程序中在END IF语句前用ELSE Q <="ZZZ"语句，表示除有效 编码输入外的其余无效编码输入时，输出Q为高阻状态。
4.1.1 进程（PROCESS）语句
• 进程语句作为一个独立的结构，在结构体中以一个完整的结构存在， 是VHDL语言中描述能力最强，使用最多的语句结构。进程语句是结构 体的有机组成部分，各个进程之间可以通过信号（SIGNAL）通信，共 同组成一个功能强大的结构体。
• 一个结构体内可以包含多个进程语句，多个进程之间是同时执行的。 进程语句本身是并行语句，但每个进程的内部则由一系列顺序语句构 成。
ENTITY seg1 IS
PORT(d:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));
END seg1;
ARCHITECTURE one OF seg1 IS BEGIN PROCESS(d) BEGIN CASE d IS
• 1. PROCESS语句的格式 [进程名：] PROCESS （敏感信号表） [进程说明语句；] BEGIN 进程内顺序描述语句；
END PROCESS [进程名]；
• 2. 进程语句的主要特点
• （1）同一结构体中的各个进程之间是并发执行的，并且 都可以使用实体说明和结构体中所定义的信号；而同一进 程中的描述语句则是顺序执行的，即在进程中只能设置顺 序语句。
项目二简单抢答器
项目二：简单抢答器的设计与制作学习目标：掌握逻辑函数的正确表示方法。
熟悉逻辑门电路的逻辑功能，了解集成逻辑门的常用产品，掌握集成逻辑门的正确使用。
工作任务（1）小组制定工作计划。
（2）识别抢答器原理图，明确元器件连接和电路连线。
（3）画出布线图。
（4）完成电路所需元器件的检测。
（5）根据布线图制作抢答器电路。
（6）完成抢答器电路功能检测和故障排除。
（7）通过小组讨论完成电路的详细分析及编写项目实训报告。
简单抢答器电路图如图所示简单抢答器电路图项目技能实训简单抢答器的制作一、实训目的（1）了解集成逻辑门芯片的结构特点。
（2）体验由集成逻辑门实现复杂逻辑关系的一般方法。
（3）掌握集成逻辑门的正确使用。
二、实训设备与器件实训设备：电子实训装置实训器件：面包板一块，双输输入与非门74LS20 2片，六非门74LS04 1片，发光二极管4只，1kΩ电阻8个，按钮开关4个，导线若干。
三、实训电路与说明1、逻辑要求用集成门电路构成简易型四人抢答器。
A、B、C、D为抢答操作按钮开关。
任何一组先将某一开关按下且保持闭合状态，则与其对应的发光二极管被点亮，表示此组抢答成功；而紧随其后的其他开关再被按下，与其对应的发光二极管则不亮。
2、电路组成实训电路参见图2.1，电路中采用了两种不同的集成门电路，其中，74LS20为双四输入与非门，可以实现4个输入信号与非的逻辑关系。
74LS04为六非门，也称为反相器，可以实现非逻辑关系。
3、电路的工作过程初始状态（无开关按下）时，a、b、c、d端均为低电平，各与非门的输出端为高电平，反相器的输出则都为低电平，因此全部发光二极管都不亮。
当某一开关被按下后，则与其连接的与非门的输入端变为高电平，这样该与其它3个与非门的输入端相连，它输出的低电平维持其它3个与非门输出高电平，因此其它发光二极管都不亮。
四、实训电路的安装调试1、安装按正确方法插好IC芯片，参照图2-1连接线路。
电路可以连接在自制的PCB 板上，也可以焊接在万能板上，或用面包板连线。
路抢答器PPT课件
1
3
H
x
0011 H
1
1
1
1
0
0
1
4
H
x
0100 H
0
1
1
0
0
1
1
5
H
x
0101 H
1
0
1
1
0
1
1
6
H
x
0110 H
0
0
1
1
1
1
1
7
H
x
0111 H
1
1
1
0
0
0
0
1
8
H
x
1000 H
1
1
1
1
1
1
1
9
H
x
1001 H
1
1
1
0
0
1
1
10
H
x
1010 H
0
0
0
1
1
0
1
11
H
x
1011 H
0
0
1
1
0
0
1
12
4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主 持人设定为30秒。当主持人启动"开始"键后，定时器 进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续 的时间0.5秒左右
5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定 时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时 间，并保持到主持人将系统清除为止。
• 74LS48为七段显示译码器。该集成译码 器设有多个辅助控制端，以增强器件的 功能。BI/RBO为灭灯输入，当BI=0时， 所有字形熄灭。LT为试灯输入，当LT=0 且RBO=1时，显示字形为8，常用于检测 自身的好坏。RBI为动态灭灯输入，当 LT=1，RBI=0且输入均为0时，输出均为 低电平，数码管“灭零”。
抢答器1ppt课件
四人抢答器
小组成员：张丽芝
周敏捷
可编辑课件
陈怀菁
1
四人抢答器要求：
• 主持人按下开始按钮，开始指示灯亮，选手可 以抢答。
• 开始指示灯未亮之前若有选手抢答则视为犯规 。
• 一轮抢答结束，主持人按复位按钮，复位所有 选手的抢答器。
• 主持人按下开始抢答按钮后，首先按下抢答按 钮者，指示灯亮，其余选手按下按钮无效，指 示灯不亮。
5
4#选手指示灯 Q0.4
6
主持人复位按 I1.5
钮
可编辑课件
3
1
请在此输入您的文本。请 在此输入您的文本。请在 此输入您的文本。请在此
输入您的文本。
可编辑课件
主持人开始 按钮及主持
人指示灯
4
A LOREM IPSUM DOLOR
选手
1,2,3 ,4的 按钮 及指 示灯
B
当主持 人按下 开始按 钮后， 即可抢
I1.1
• 请在此输入您输的出 文本。请在此 序号输入您的符文号本。请在地此址输入您
的文本。请在此输入您的文本。 1 请在此输主入持您人指的示灯文本Q。0.0
2
1#选手指示灯 Q0.1
3
2#选手按钮
I1.2
3
2#选手指示灯 Q0.2
4
3#选手按钮
I1.3
4
3#选手指示灯 Q0.3
5
4#选手按钮
I1.4
• 主持人未按下开始抢答按钮时，按下抢答按钮 的选手，其指示灯闪，被判犯规。
• 犯规情况出现时，只识别第一个犯规者。
可编辑课件
2
I/O地址分配
• 请在此输入您的输文入本。请在此输入 序号您请的在文此本输。入符请您号在的此文输本入。您请地的在址文此本输。入 1 您的文本。主持人开始按 I1.0
逻辑门电路以及简单抢答器PPT课件
通常情况下，我们将负载接成灌电流的形式。
二者有何区别 呢？
第16页/共22页
•二极管的导通电压是VD，导通电流是ID，如 何确定电路中R的阻值？
R Vcc VD UOL ID
第17页/共22页
设计一个3人抢答电路。3人A、B、C各控制一个按键开关
K谁A的、发K
B光、二K极C 和管一亮个，发同光时二使极其管他D人A的、抢D答B 、信D号C 。无
（2） 或非运算 “或”和“非”的复合运算称为或非运算。
逻辑表达式： Y＝A+B+C
表1-10 或非逻辑的真值表
ABC
Y
000
1
001
0
图1-5 或非逻辑的逻辑符号
010
0
011
0
100
0
“有1必0，全0才1”
101
0
110
0
111
0
第9页/共22页
（3） 与或非运算 “与”、“或”和“非”的复合运算称为与或非
显示电路
与非门输出高电 平1时，二极管 亮，此时有电流 从与非门流出， 称之为拉电流， 通常拉电流很小， 只能驱动电流较
小的负载
与非门输出低 电平0时，二极 管亮，此时有 电流流入与非 门，称之为灌 电流，通常灌 电流较大，可 以驱动较大电
流的负载
（a）高电平驱动二极管 （b）低电平驱动二极
电路
管电路
谁 效
先 。
按
下
开
关
，
+Vcc +5V
KA
A
R KB
B
R KC
C
R
GA & VOA
DA
330Ω
抢答器控制系统设计与装调培训PPT课件
（3）各队抢答必须在主持人给出题目，说了“开始” 并按下开始抢答按钮后的10s内进行，如果在10s内有人抢 答，则最先按下的抢答按钮信号有效，相应分台上的抢答 指示灯亮，其他组再按抢答按钮无效。
（4）当主持人按下开始抢答按钮后，如果在10s内无 人抢答，则撤消抢答信号指示灯亮，表示抢答器自动撤消 此次抢答信号。
（2）上升沿和下降沿脉冲检测指令分别与PLS、PLF 具有同样的功能。
脉冲检测指令的编程实例 a)使用脉冲检测指令时的情况 b)使用PLS、PLF时的情况
（3）当脉冲检测指令作用于M2800~M3071时，其驱动 情况有些特别。
脉冲检测指令作用于M2800的编程实例
一、分配输入点和输出点，写出I/O地址分配表
2. 断电（失电） 保持型辅助继电器（M500~M3071） （1）编程实例
断电(失电)保持型辅助继电器的编程实例
（2）实例说明 当X001接通后，M500线圈得电动作，其常开触点闭合 自锁，输出继电器Y001得电；即使X001再断开，M500的 状态仍保持不变。 （3）断电（失电）保持型辅助继电器的特点 断电时线圈由后备锂电池供电，当再恢复供电时能记 忆断电前的状态。对于这类继电器，要用RST命令清除其 记忆内容。
4.能根据控制要求灵活地运用经验法，利用置位/复位 指令、脉冲输出指令、脉冲检测指令及主控指令和定时 器，完成抢答器控制系统的梯形图程序设计。
5.能采用梯形图输入法或指令语句表输入法进行编程， 并采用软元件测试法进行仿真。
6.能正确安装、调试抢答器PLC控制系统线路。
抢答器是各类竞赛活动中不可缺少的重要设备，利用它 不仅能活跃现场气氛，还便于监督，确保公平竞争。
元件代号 SA SB1 SB2 SB3