數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)__智能搶答器.doc

1數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)課題四智能競賽搶答器二、設(shè)計(jì)要求1.四組參賽者在進(jìn)行搶答時(shí)，當(dāng)搶答者按下面前的按鈕時(shí)，搶答器都能準(zhǔn)確的判斷出搶先者，并顯示相應(yīng)的組號。2.搶答器具有互鎖功能，某組搶答后能自動封鎖其它各組進(jìn)行搶答。3.形同應(yīng)具有一個(gè)總復(fù)位開關(guān)。4.安裝自己的設(shè)計(jì)電路。5.通電調(diào)試。提高部分1.搶答者犯規(guī)或違章（主持人未說開始搶答時(shí)，參賽者搶先按鈕）時(shí)，應(yīng)自動發(fā)出警告信號，以指示燈閃為標(biāo)志2.搶答器應(yīng)具有限時(shí)功能，搶答時(shí)限為30秒。設(shè)計(jì)資料1、閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，19892、張乃國.電子測量.北京：人民郵電出版社，19853、彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：高等教育出版社，19974、華容茂.電工、電子技術(shù)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2000設(shè)計(jì)成果1、課程設(shè)計(jì)說明書。2、產(chǎn)品2前言1.課題研究的相關(guān)背景當(dāng)今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，而在競賽中往往分為幾組參加，這時(shí)針對主持人提出的問題，如果要是讓搶答者用舉手等方法，這在某種程度上會因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，這就要有一種搶答設(shè)備作為裁判員，這就必然離不開搶答器。搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只由幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號碼?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)或數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識競賽越來越多，操作簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型搶答器必將大有市場。因此，我選擇簡易邏輯數(shù)字搶答器這一課題。2.選題的目的和意義通過這次課程設(shè)計(jì),了解簡單多功能數(shù)字電路搶答器的組成原理，初步掌握數(shù)字電路搶答器的調(diào)整及測試方法，提高思考能力和實(shí)踐能力。同時(shí)通過本課題設(shè)計(jì)，鞏固已學(xué)的理論知識，建立邏輯數(shù)字電路的理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測試方法。本論文通過參考大量文獻(xiàn)對搶答器的工作原理做了系統(tǒng)介紹，通過詳細(xì)的調(diào)查和權(quán)威技術(shù)資料及相關(guān)情報(bào)的收集，為學(xué)校等單位舉行的簡單的搶答活動提供了簡單設(shè)計(jì)思路，對于企業(yè)了解搶答器產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)及其發(fā)展?fàn)顩r十分有益。3.課題研究的內(nèi)容本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位鍵。在后臺主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問題的時(shí)間設(shè)置，新時(shí)間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號。通過研究并在設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，采用數(shù)字電路技術(shù)設(shè)計(jì)的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因?yàn)榇蠖鄶?shù)功能單元都能通過數(shù)字電路完成，第二，工作性能可靠，抗千擾能力優(yōu)于目前搶答器。所以本研究是一個(gè)實(shí)用的工3程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性。4.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著我國搶答器市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。技術(shù)工藝，是衡量一個(gè)企業(yè)是否具有先進(jìn)性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領(lǐng)先于競爭者的重要指標(biāo)依據(jù)。了解國內(nèi)外搶答器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢對于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場競爭力十分關(guān)鍵。目前市場上搶答器種類繁多，功能各異，價(jià)格差異也很大。那么選擇一款真正適合的搶答器就非常重要。搶答器一般分為電子搶答器和電腦搶答器。電子搶答器的中心構(gòu)造一般都是由搶答器由數(shù)字電子集成電路組成，其搭配的配件不同又分為，非語音非記分搶答器和語音記分搶答器。非語音記分搶答器構(gòu)造很簡單，就是一個(gè)搶答器的主機(jī)和一個(gè)搶答按鈕組成，在搶答過程中選手是沒有記分的顯示屏。語音記分搶答器是由一個(gè)搶答器的主機(jī)、主機(jī)的顯示屏以及選手的記分顯示屏等構(gòu)成，具有記分等功能。電子搶答器多適用于學(xué)校和企事業(yè)單位舉行的簡單的搶答活動。電腦搶答器又分為無線電腦搶答器和有線電腦搶答器。無線電腦搶答器的構(gòu)成是由：主機(jī)和搶答器專用的軟件和無線按鈕。無線電腦搶答器利用電腦和投影儀，可以把搶答氣氛活躍起來，一般多使用于電臺等大型的活動。有線電腦搶答器也是由主機(jī)和電腦配合起來，電腦再和投影儀配合起來，利用專門研發(fā)的配套的搶答器軟件，可以十分完美的表現(xiàn)搶答的氣氛。搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用的搶答器有的電路較復(fù)雜不便于制作,可靠性低，實(shí)現(xiàn)起來很困難；有的則用一些專用的集成塊,而專用集成塊的購買又很困難。而我所設(shè)計(jì)的多功能搶答器簡易邏輯數(shù)字搶答器具有電路簡單，元件普通,易于購買等優(yōu)點(diǎn),很好地解決了制作者制作困難和難于購買的問題。在國內(nèi)外已經(jīng)開始了普遍的應(yīng)用。4目錄任務(wù)書1前言2目錄4第一章方案論證61.1方案論證與比較61.2方案選擇61.3方案6第二章單元電路設(shè)計(jì)82.1搶答電路設(shè)計(jì)82.1.1原理圖設(shè)計(jì)82.1.2搶答器電路組成92.2定時(shí)電路設(shè)計(jì)132.2.1原理圖設(shè)計(jì)132.2.2對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置152.2.3555定時(shí)器162.3時(shí)序控制電路的設(shè)計(jì)16第三章仿真分析183.1搶答電路仿真193.2定時(shí)電路仿真19第四章制作與調(diào)試204.1制作PCB204.2電路調(diào)試204.2.1通電準(zhǔn)備204.2.2單元電路檢測204.3組裝調(diào)試214.3.1檢測與查閱器件214.3.2電路調(diào)214.3.3連接電路21第五章總結(jié)22參考文獻(xiàn)23附錄定時(shí)搶答器的主體邏輯電路圖24附錄元器件清單245附錄PCB圖256第一章方案論證1.1方案論證與比較與普通搶答器相比，本作品有以下幾方面優(yōu)勢：1、具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱，避免有人在主持人說“開始”前提前搶答而違反規(guī)則。2、具有定時(shí)功能，在30秒內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊(duì)對本題棄權(quán)。1.2方案選擇一、根據(jù)系統(tǒng)方框圖的原理有兩種設(shè)計(jì)方案可供選擇。1、選手觸摸按鈕后的信號首先進(jìn)入RS觸發(fā)器，CP脈沖控制鎖存效果，然后輸出再進(jìn)行編碼，譯碼顯示。2、選手觸摸按鈕后的信號首先進(jìn)行編碼，然后利用74LS279鎖存器，它的輸出直接控制鎖存功能，然后主持人開關(guān)控制鎖存器的片選端，發(fā)揮清零作用。鎖存器的輸出直接進(jìn)入譯碼器然后顯示。3、可以用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，其實(shí)使用單機(jī)做最簡單。三種方案原理均可行，考慮到實(shí)際情況，操作和連線地簡單易行，因此選擇方案二。二、驅(qū)動電路也有兩鐘方案可供選擇：1、可利用單穩(wěn)電路控制延遲時(shí)間和分頻器CC4060進(jìn)行分頻產(chǎn)生間歇式方波。2、可采用單穩(wěn)電路控制延遲時(shí)間和比較簡單的振蕩器線路，經(jīng)比較選用施密特反相器構(gòu)成的方波發(fā)生器比較簡單，因?yàn)榉讲òl(fā)生器的頻率都比較低，所以選用555定時(shí)電路。經(jīng)過組員討論，選擇了比較熟悉的555定時(shí)電路。1.3方案一、原理根據(jù)要求應(yīng)具有搶答器具有鎖存、定時(shí)、顯示功能。即當(dāng)搶答開始后，選手搶答按動按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼，同時(shí)用LED數(shù)碼管把選手的編碼顯示出來，并且開始搶答時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，同時(shí)用LED數(shù)碼管把選手的所剩搶答時(shí)間顯示出來，以提醒主持人和選手。搶答時(shí)間可設(shè)定30S。接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。7當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。二、搶答器的組成框圖定時(shí)搶答器的總體框圖如圖1所示。他主要由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體部分完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號。同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。圖1定時(shí)搶答器的總體框圖圖1所示定時(shí)搶器的工作過程是：接通電源時(shí)，節(jié)目支持人將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)主持持人宣布搶答題目后，說一聲“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，輸入電路被封鎖，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動搶答鍵時(shí)，搶答器要完成下面幾個(gè)工作：