数字电路与自动化课程设计报告
设计题目：数字智能抢答器
姓名：某某某
班级：应用电子技术（1）班
学号： 1 0 0 6 0 1 0 1 0 6
小组成员：****************
设计时间：2011年12月15号~ 2011年12月30号
目录
一、设计目的 (3)
二、设计要求 (3)
三、方案论证与比较 (4)
四、设计原理 (4)
五、硬件制作与调试 (5)
六、设计小结 (6)
七、参考书目 (7)
八、编程 (7)
九、电路原理图 (14)
一、设计目的
1、提高查找相关所需资料的能力；
2、学会Multisim与QuartusⅡ软件的基本应用及仿真功能；
3、进一步掌握电路板实际焊接的基本技能；
4、掌握译码器计时器、锁存器、编码器和译码器的工作原理及相关应用。
5、学会各种逻辑门电路的基础知识及使用方法；
6、设计一个在规定时间内（20秒）四位选手进行抢答，能锁存选手编号，显示选手编号，显示抢答所用时间，在规定时间内无人抢答时即报警的智能抢答器，同时具有清零和暂停功能。
二、设计要求
结合所学知识，运用74160、74175、555、4511、与门、非门、七段数码管等元器件设计一个如下所要求的数字智能抢答器电路。
功能：
1、有四个抢答开关1、
2、3和4，可以用其发出抢答信号。
2、另有一个控制开关，可以将系统清零，并且控制着抢答开关的开始和计时器的开始。
3、按下抢答开关的话，对应数码管上显示最先抢答者的组号。
4、电路具有互锁功能，有人优先抢答后系统能自动关闭其他路的输入信号。
5、有一个计时器，当计时器到达20秒仍然无人按抢答开关，即报警并且将禁止进行抢答。
6、打开控制开关，计时器开始计时，抢答开关可以开始抢答。
要求：
1、完成电路在Multisim的仿真设计和在QuartusⅡ的编程。
2、完成电路的排版、焊接和调试，使电路板能实现所要求的所有功能。
3、书写设计报告，拿给老师检查并进行答辩。
三、方案论证与比较
方案a:该方案的数字智能抢答器的抢答部分是由555定时器产生相应的脉冲通过74175寄存器当选手抢答时会由4511译码器在七段显示器上显示选手数字，然后通过四路与门反馈到74160然后控制计时器的显示停止，当计时到二十秒的时候会由发光二极管发出警报控制前面的抢答部分不能抢答（图见附录:电路原理图a）。
方案b:该方案的抢答部分与方案a的抢答的相同在通过反馈的过程中多用到一个三路与门电路比较复杂难懂。对于焊接电路板来说这无疑是加大了不少的难度，虽然有益于对我们的焊接技术进行锻炼，但是过于复杂的电路对于现在我们的水平仍然是不保险，可能会制作不出来电路板。所以简单点的才是我们的首选(图见附录:电路原理图b)。
所以本组所用的是方案a的原理图。
四、设计原理
抢答部分：通过555定时器产生的脉冲提供给74175寄存器一个脉冲使得74175工作，当选手按下按钮后产生个高电平提供给74175寄存器，然后在由4511译码器作用到七段数码管上控制选手号数的显示。当计时电路的时间到20秒仍无人抢答的话，将产生出一个高电平脉冲控制555定时器的脉冲，使其不能再提供给74175相应的脉冲，使得74175寄存器不能再工作，从而使得抢答控制开关的脉冲无效化不能在进行抢答。
脉冲部分：本组的脉冲部分是由555定时器提供脉冲从而使得74175寄存器与74160计时器工作，我们脉冲的主要通过两个电阻与两个电容来控制脉冲产生的快慢从而答到二十秒计时的快慢的。
计时部分：该部分的功能是由555定时器产生的脉冲而使得74160计时器工作，当555定时器每提供一次高电平并通过计时器时，计时器74160的计数脉冲次数将叠加一次。再在通过4511译码器把电平信号转换成数字在七段数码管上
显示出来，从而达到计时的目的。如果在规定时间内（20秒）有选手抢答时会产生一个反馈用的电信号来控制74160的使能端，使得74160停止计时工作。并锁存住当前的数字，从而达到当有选手抢答后，计时电路停止计时并且锁存当前时间的目的。最后当计时器到达20秒的时间时会由74160输出端产生一个反馈信号来控制前面的脉冲部分不提供脉冲，使得抢答部分不能抢答，整个抢答电路不工作。
清零部分:此部分的功能主要是由主持人来控制，当按下按钮时会产生个低电平信号控制74175寄存器、74160计时器不能工作，保持是0的状态不能进行抢答。
警报部分:此功能是当计时器到达规定时间（20秒）时，产生一个警报信号使得发光二极管亮起来，同时也使得抢答电路的部分不起作用。
例如:当3号选手在规定时间内按下按钮时会显示数字3而计数器部分不能继续工作计时停止，且其他选手的抢答同时也是无效的。
如果选手抢答过程思考过久超过规定时间（20秒）时会由计时器部分产生的警报的二极管发出警报从而控制抢答部分的选手们抢答是无效的，实现超时不能抢答的目的
五、硬件制作与调试
1、领取电器元件：4511、74160、74175、、555、控制开关、电路板、7404、500欧电阻、七段数码管、7408、7421等所需元器件；
2、上网调查各元器件各端口所指的意思，以便电路连接时可以使用；
3、测试可以测试的那些元器件是否都是可用的，去掉损坏的元器件，换成好的；
4、根据Multisim所画且仿真成功的电路原理图，利用Protel 99SE软件画出该原理图的PCB图，然后根据所画的PCB图进行硬件制作的初始排版，使得电路在焊接的时候可以尽量的简单；
5、根据排版进行电路焊接；
6、焊接完成；
7、购买相应电池作为电源接入电路，测试电路是否可行。
