1、課 程 設 計 任 務 書題 目 智力競賽搶答器設計 系 (部) 信息工程系 專 業 自動化 班 級 自動化072 學生姓名 學 號 070817215 6 月 15 日至 6 月 19 日 共 1 周指導教師(簽字) 系 主 任(簽字) 2009年 6月5日一、設計內容及要求設計內容：（1）四組參賽者在進行搶答時（用4組彩燈代表），當搶先者按下面前的按鈕時，搶答器能準確地判斷出搶先者，并以聲、光為標志。要求聲響、光亮時間為9秒后自動熄滅。（2）搶答器應具有互鎖功能，某組搶答后能自動封鎖其他各組進行搶答。（3）搶答器應具有限時（搶答時、回答問題時）功能。限時檔次分別為30秒、60秒、90秒；時

2、間到時應發出聲響。同時，時間數據要用數碼管顯示出來。（4）搶答者犯規或違章時，應自動發出警告信號，以提示燈光閃為標志。（5）系統應具有一個總復位開關。要求：對設計中所用的電子元器件完成選型，進行原理圖設計，對性能指標進行計算分析。使用相應軟件例如protell99繪制相應的電路原理圖，并進一步對電路仿真。二、設計原始資料本課程設計的核心為搶答模塊，其由四個觸發器組成。搶答模塊的功能是互鎖。主要元件d觸發器、分頻電路、多諧振蕩器、cp時鐘脈沖源。三、設計完成后提交的文件和圖表1計算說明書部分電路原理圖中元件的參數計算，電壓、電流的計算。2圖紙部分：電路原理圖的設計，仿真結果四、進程安排教學內容學

3、時地點備注集中學習1天教室資料查閱與學習，討論1天圖書館、實驗室分散設計2天實驗室成果驗收1天實驗室五、主要參考資料1.模擬電子技術基礎華成英，高等教育出版社2.protel電路設計指南王彥平等，清華大學出版社3. 閻石，數字電子技術基礎，高等教育出版社20034. 康華光，電子技術基礎（數字部分），高等教育出版社2004成 績 評 定 表姓 名周開華學號070817215設計題目智能競賽搶答器 設計要求 （1）四組參賽者在進行搶答時（用4組彩燈代表），當搶先者按下面前的按鈕時，搶答器能準確地判斷出搶先者，并以聲、光為標志。要求聲響、光亮時間為9秒后自動熄滅。（2）搶答器應具有互鎖功能，某組搶

4、答后能自動封鎖其他各組進行搶答。（3）搶答器應具有限時（搶答時、回答問題時）功能。限時檔次分別為30秒、60秒；時間到時應發出聲響。同時，時間數據要用數碼管顯示出來。（4）搶答者犯規或違章時，應自動發出警告信號，以提示燈光閃為標志。（5）系統應具有一個總復位開關。要求：對設計中所用的電子元器件完成選型，進行原理圖設計，對性能指標進行計算分析。使用相應軟件例如protell99繪制相應的電路原理圖，并進一步對電路仿真。教師評語成績 目錄1、 課程設計任務書22、 成績評定表53、 摘要84、 論文 1、智能搶答器的設計9 2、設計體會12 3、今后的修改意見13四、參考文獻13摘要智能搶答器智能

5、搶答器的設計主要分為兩個部分：搶答器和計時器。搶答器的互鎖功能可以用d觸發器和或非門來實現。四個選手搶答時，若搶答成功，則搶答成功者面前的二極管燈變亮（四個選手面前的燈亮時的顏色各不相同），蜂鳴器發出響聲；若搶答違規，則燈泡會變亮，以示警告。計時器主要由計數器和譯碼顯示器構成。9s計時器可以用一個計數器74ls160來實現，而30s、60s、90s計時器則需要利用兩片計數器串聯來實現。30s、60s、90s計時器的連接方法相似，都是利用使能控制輸入端ep、et來控制計時的時間長短。由于計數器的輸出端和顯示器的輸入端均為四管腳，故無需外加譯碼器，進行碼制轉換。 關鍵詞：觸發器 或非門 計數器 串

6、聯論文一、智能競賽搶答器的設計智能競賽搶答器的設計，按照設計的要求，可以分為兩個部分來設計和完成：搶答部分和計時部分。搶答部分是智能競賽搶答器的主要部分。如圖1.1所示，o為總復位開關，a、b、c、d四個開關分別為四個選手的搶答按鈕，開關1為主持人發布搶答命令開始按鈕。 圖1.1當總復位開關合上后，若主持人沒有合上開關，選手卻合上了開關，即搶答打了。設其中一個選手搶答了，則或門u13的輸入端存在高電平，從而輸出端為高電平。由于主持人沒有合上開關，與非門u9a的輸入端為低電平，故輸出端為高電平。即u35與門的輸入端均為高電平，從而輸出端也為高電平，電燈泡變亮，以示警告。即實現了設計內容及要求（4

7、），搶答者犯規或違章時，應自動發出警告信號，以提示燈光閃為標志。若主持人合上開關后，選手a最先按下按鈕，則d觸發器u10的輸入端d為高電平，輸出端q為高電平。 圖1.2由于a合上了開關，從而或門u13輸出高電平，又由于主持人合上了開關，故u36與門的輸入端均為高電平，從而輸出高電平，進而u8計數器74ls160的預置數端和置零端均無效計數器開始從零計數，當計數計到9時，與非門u12 的輸入端均為高電平，從而輸出低電平。u12輸出的低電平作用于計數器的使能控制開關ep、et，計數停止。在計數的過程中，由于計數器與譯碼顯示器相連，故計數器每計數一次，顯示器就加以，從19，9秒后，計時停止。在計時過

8、程中，與非門u12始終輸出高電平；由于u10也輸出高電平，從而與門u19的輸入端均為高電平，蜂鳴器發出響聲，發光二極管發出發出藍色光。9秒時間到了之后，與非門u12輸出低電平，從而u10輸出低電平，蜂鳴器不響，發光二極管熄滅。選手a按下按鈕后，d觸發器u10的輸出端q輸出高電平，而q分別為或非門u2、u3、u4的輸入端，從而或非門u2、u3、u4的輸出端均為為低電平，d觸發器u5、u6、u7均被置零，此時選手b、c、d不論誰再按下按鈕，都不起作用，即不能使他們面前的蜂鳴器發出響聲，發光二極管變亮，這樣就實現了互鎖功能。從而，實現了設計內容及要求（1)、（2）。選手b、c、d搶答成功時的原理和選

9、手a搶答成功時的原理相同。搶答部分設計完成以后就是計時部分的設計了。計時部分的設計可用兩片計數器74ls160的串聯來實現。如圖1.3所示，將兩片計時器的四個輸入端和地相連，輸出端和譯碼顯示器相連，計時器u14的進位輸出端連在u15的使能控制端。當計時器u14從1計數到9時，計數器u15不工作，當計數器u14計數計到10時，u14的進位輸出端變為高電平，u15計數一次。u14每進位一次，u15就計數一次。當u15計數到3時，與非門u18的輸入端均為高電平，從而輸出 圖1.3低電平，u14的使能控制端均無效，計數器停止工作。這樣，就實現了30進制的計數器的連接。由于計數器和譯碼顯示器相連，計數器

10、每計數一次，顯示器顯示的數就加一。當輸入時鐘脈沖信號源為秒脈沖時，就實現了30秒計時的功能。60秒計時器和90秒計時器的設計原理和30秒計時器的設計原理相似，只需將第二片計時器的輸出端的qa、qb分別改為qb、qc和qa、qd與與非門相連即可。再加上一個單刀四擲開關，即可實現計時時限的選擇。 二、設計體會 這次課程設計的體會頗多，各種各樣的感觸都有。設計前的不知所措、茫然，設計過程中的著急和煩惱，設計結果出來后的激動與喜悅，構成了這次課程設計的心理變化圖。剛一拿到課程設計任務書，真不知道從何下手，就先將從老師那兒下下來的制圖軟件安上，先熟悉一下軟件的環境。protel99了解了一下，感覺元器件

11、的查找和使用特不方便，就又試了試multisimn,感覺使用起來挺方便的。第一天就這樣過去了。第二天，找了一些參考資料書看了看，試著將人家的設計電路圖用multisimn做出來，看能否實現。結果，第二天就為了找兩個元件而過去了，d觸發器和喇叭。最后，d觸發器倒是找著了，而喇叭到現在也沒找到，只好按老師說的那樣，用蜂鳴器來代替。第二天是這五天中最郁悶的一天。這主要是對軟件的不熟悉造成的。在通過對multisimn8.0的熟悉和使用的過程中，開始逐漸懂得了向他人學習的重要性了。在生活中也一樣，有很多我們不熟悉不了解的東西，我們可以向周圍的人請教，如在學校我們可以向老師和同學們請教，我們也可以向書本

12、學習，還可以到的網上去搜索。但別人的東西終究是別人的，要把它吸收了，理解了，再靈活運用，進行加工改造，才能成為自己的東西，否則只不過是一件復制的贗品而已。翻了很多資料書，也在網上下了不少電路圖，在multisimn中做出來后，要么就根本運行不出結果來，要么就跟自己的設計要求大相徑庭。為了設計出符合設計要求的電路圖，只好一點一點的去理解人家的設計思路，而不再是抄襲人家的電路圖，再結合自己的設計要求，將設計原理圖畫出來。設計的思想和原理有了，并不代表就能將它實現，因為理論和現實總是存在差別的。在設計30進制的觸發器的時候，我用異步置零法來實現，但運行起來怎么也得不到三十進制，而是十進制。我翻了翻數

13、電課本，感覺沒錯，但就是運行不出自己想要的接過來。將課本上的連接圖用multisimn畫出來，也不能運行出來，后來自己又靜下來想了想，極有可能是第二片計數器的qa從1變為0，qb從0變為1時，qb已變為1了，而qa還沒來得及變為0時就要已經作用于與非門了。因此，只要將qa延時一定時間就可以了。但具體延時多長時間，怎么延時，就顯得比較復雜了。考慮到這些，只好另想辦法了。最終，通過對使能控制端的作用，將三十進制計數器設計出來了，而不是先前的通過置零輸入端來控制。經過五天的努力，通過團隊的協作，終于將智能競賽搶答器給設計出來了，當時的那種快感、成就感，是無法用語言來表達的，因為我們是一路從酸甜苦辣中走過來的。 三、今后的修改意見對于這個電路，其各方面的功能還可以進一步完善，正如胡老師說的一樣，若選手搶答違規了，我能不能知道是誰搶答違規了呢？對于這個問題，我們可以將每個選手