1數字電子技術課程設計任務書一、設計課題四智能競賽搶答器二、設計要求1.四組參賽者在進行搶答時，當搶答者按下面前的按鈕時，搶答器都能準確的判斷出搶先者，并顯示相應的組號。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行搶答。3.形同應具有一個總復位開關。4.安裝自己的設計電路。5.通電調試。提高部分1.搶答者犯規或違章（主持人未說開始搶答時，參賽者搶先按鈕）時，應自動發出警告信號，以指示燈閃為標志2.搶答器應具有限時功能，搶答時限為30秒。設計資料1、閻石.數字電子技術基礎.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.電子技術課程設計指導.北京：高等教育出版社，19974、華容茂.電工、電子技術實習與課程設計.北京：電子工業出版社，2000設計成果1、課程設計說明書。2、產品2前言1.課題研究的相關背景當今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優勝，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為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。比賽中為了準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，這就要有一種搶答設備作為裁判員，這就必然離不開搶答器。搶答器是一種應用非常廣泛的設備，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言權的選手。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發光管等組成，能通過發光管的指示辯認出選手號碼?，F在大多數搶答器均使用單片機或數字集成電路，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時、選手得分顯示等功能。隨著科技的發展，現在的搶答器有著數字化，智能化的方向發展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現在小規模的知識競賽越來越多，操作簡單，經濟實用的小型搶答器必將大有市場。因此，我選擇簡易邏輯數字搶答器這一課題。2.選題的目的和意義通過這次課程設計,了解簡單多功能數字電路搶答器的組成原理，初步掌握數字電路搶答器的調整及測試方法，提高思考能力和實踐能力。同時通過本課題設計，鞏固已學的理論知識，建立邏輯數字電路的理論和實踐的結合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關系及相互影響，從而能正確設計、計算定時計數的各個單元電路。初步掌握多功能搶答器的調整及測試方法。本論文通過參考大量文獻對搶答器的工作原理做了系統介紹，通過詳細的調查和權威技術資料及相關情報的收集，為學校等單位舉行的簡單的搶答活動提供了簡單設計思路，對于企業了解搶答器產品生產技術及其發展狀況十分有益。3.課題研究的內容本系統采用模塊化設計智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應用，各組分別有一個搶答按鈕。主持人有開始和結束、復位鍵。在后臺主持人可以修改，搶答時間和選手回答問題的時間設置，新時間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數碼顯示屏顯示搶答時間倒計時和選手號。通過研究并在設計后發現，采用數字電路技術設計的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因為大多數功能單元都能通過數字電路完成，第二，工作性能可靠，抗千擾能力優于目前搶答器。所以本研究是一個實用的工3程設計，具有創新性。4.國內外研究現狀隨著我國搶答器市場的迅猛發展，與之相關的核心生產技術應用與研發必將成為業內企業關注的焦點。技術工藝，是衡量一個企業是否具有先進性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領先于競爭者的重要指標依據。了解國內外搶答器生產核心技術的研發動向、工藝設備、技術應用及趨勢對于企業提升產品技術規格，提高市場競爭力十分關鍵。目前市場上搶答器種類繁多，功能各異，價格差異也很大。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造一般都是由搶答器由數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造很簡單，就是一個搶答器的主機和一個搶答按鈕組成，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搶答器的主機、主機的顯示屏以及選手的記分顯示屏等構成，具有記分等功能。電子搶答器多適用于學校和企事業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成是由：主機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和電腦配合起來，電腦再和投影儀配合起來，利用專門研發的配套的搶答器軟件，可以十分完美的表現搶答的氣氛。搶答器作為一種電子產品，早已廣泛應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雜不便于制作,可靠性低，實現起來很困難；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。而我所設計的多功能搶答器簡易邏輯數字搶答器具有電路簡單，元件普通,易于購買等優點,很好地解決了制作者制作困難和難于購買的問題。在國內外已經開始了普遍的應用。4目錄任務書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第二章單元電路設計82.1搶答電路設計82.1.1原理圖設計82.1.2搶答器電路組成92.2定時電路設計132.2.1原理圖設計132.2.2對計數器進行預置152.2.3555定時器162.3時序控制電路的設計16第三章仿真分析183.1搶答電路仿真193.2定時電路仿真19第四章制作與調試204.1制作PCB204.2電路調試204.2.1通電準備204.2.2單元電路檢測204.3組裝調試214.3.1檢測與查閱器件214.3.2電路調214.3.3連接電路21第五章總結22參考文獻23附錄定時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則。2、具有定時功能，在30秒內無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊對本題棄權。1.2方案選擇一、根據系統方框圖的原理有兩種設計方案可供選擇。1、選手觸摸按鈕后的信號首先進入RS觸發器，CP脈沖控制鎖存效果，然后輸出再進行編碼，譯碼顯示。2、選手觸摸按鈕后的信號首先進行編碼，然后利用74LS279鎖存器，它的輸出直接控制鎖存功能，然后主持人開關控制鎖存器的片選端，發揮清零作用。鎖存器的輸出直接進入譯碼器然后顯示。3、可以用單片機編程實現，其實使用單機做最簡單。三種方案原理均可行，考慮到實際情況，操作和連線地簡單易行，因此選擇方案二。二、驅動電路也有兩鐘方案可供選擇：1、可利用單穩電路控制延遲時間和分頻器CC4060進行分頻產生間歇式方波。2、可采用單穩電路控制延遲時間和比較簡單的振蕩器線路，經比較選用施密特反相器構成的方波發生器比較簡單，因為方波發生器的頻率都比較低，所以選用555定時電路。經過組員討論，選擇了比較熟悉的555定時電路。1.3方案一、原理根據要求應具有搶答器具有鎖存、定時、顯示功能。即當搶答開始后，選手搶答按動按鈕，鎖存器鎖存相應的選手編碼，同時用LED數碼管把選手的編碼顯示出來，并且開始搶答時間的倒計時，同時用LED數碼管把選手的所剩搶答時間顯示出來，以提醒主持人和選手。搶答時間可設定30S。接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態，搶答器處于禁止狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置“開始”狀態，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示。7當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態開關。二、搶答器的組成框圖定時搶答器的總體框圖如圖1所示。他主要由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體部分完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號。同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。圖1定時搶答器的總體框圖圖1所示定時搶器的工作過程是：接通電源時，節目支持人將開關置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定的時間，當主持持人宣布搶答題目后，說一聲“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態，定時器倒計時，當定時時間到，卻沒有選手搶答時，輸入電路被封鎖，禁止選手超時后搶答。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，搶答器要完成下面幾個工作：