數(shù)字智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)

1、徐 州 師 范 大 學(xué) 科 文 學(xué) 院本 科 生 課 程 設(shè) 計(jì)課 程 名 稱： 電子線路綜合課程設(shè)計(jì) 題 目： 數(shù)字智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí)： 科文學(xué)院 08 電信 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 088326117 日 期： 2010-6-26 指 導(dǎo) 教 師： 科文學(xué)院教務(wù)部印制一、課程設(shè)計(jì)目的、任務(wù)和內(nèi)容要求：當(dāng)今的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，選拔人才，評(píng)選優(yōu)勝，知識(shí)競(jìng)賽之類的活動(dòng)愈加頻繁，而在競(jìng)賽中往往分為幾組參加，這時(shí)針對(duì)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(huì)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

2、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(jìng)賽、搶答場(chǎng)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(hào)碼。現(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(hào)碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。在本次課程設(shè)計(jì)中要求如下：1、 有多路搶答，搶答臺(tái)數(shù)為8。2、 具有搶答開始后30秒倒計(jì)時(shí)，30秒倒計(jì)時(shí)后無人搶答顯示超時(shí)，并報(bào)警。倒計(jì)時(shí)時(shí)間可由主持人預(yù)置。3、 自制5v穩(wěn)壓電源4、 系統(tǒng)復(fù)位后進(jìn)入搶答狀態(tài)，當(dāng)有一路搶答按鍵按下，該路搶答信號(hào)將

3、其余各路搶答信號(hào)封鎖，直至該路按鍵松開，顯示牌顯示該路搶答臺(tái)號(hào)二、進(jìn)度安排：第5天： 查找資料，數(shù)字?jǐn)?shù)字智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)原理，給出設(shè)計(jì)總體方案；第610天： 各模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)；第1115天： 硬件連線，調(diào)試；第1620天：寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。三、主要參考文獻(xiàn)：1謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)（第五版）-實(shí)驗(yàn)-測(cè)試m .武漢:華中科技大學(xué)出版社, 20002閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-m.北京.高等教育出版社.20063童詩白、華成英-m.北京.高等教育出版社.2009 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目錄摘要vabstarctv1 系統(tǒng)的概述11.1課題研究的相關(guān)背景11.2 選題的目的和意義11.3 課題研究的

4、內(nèi)容21.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.5 搶答器目前存在的主要問題42 搶答器的系統(tǒng)概述52.1 系統(tǒng)的主要功能簡(jiǎn)介52.2搶答器的工作原理簡(jiǎn)介52.3 搶答器系統(tǒng)的需求分析62.4 搶答器的工作流程62.5 搶答器的工作過程83 搶答器的電路設(shè)計(jì)93.1搶答器的總體結(jié)構(gòu)93.2優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路93.3 穩(wěn)壓電源124 搶答器的單元電路設(shè)計(jì)134.1搶答器設(shè)計(jì)中的優(yōu)先編碼電路134.2搶答器設(shè)計(jì)中的定時(shí)電路154.3七段顯示譯碼器與數(shù)碼管154.4搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成174.5本章小結(jié)175 總結(jié)與展望18參考文獻(xiàn)20摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)的手段多種多樣。搶

5、答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。做為一個(gè)單位若專購(gòu)一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展,因此設(shè)計(jì)了本搶答器。數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。關(guān)鍵字：搶答電路；定時(shí)電路；報(bào)警電路；時(shí)序控制。abstarc

6、twith the continuous development of science and technology, promote learning science, science and technology, knowledge of the variety of means. with a tool for qiangda, which has been widely used in all kinds of intelligence and knowledge contests occasions. but qiangda is used for lower frequency,

7、 and some production complex or low reliability, and reduced interest. as a unit, if the purchase is a qiangda .although the economy can bear, each year the number is extremely small, because of the long-term storage (electronic devices) qiangda for damage to the purchase of the trouble and timeline

8、ss of activities, the development will be affected, so this qiangda is designed .the figure vies for the answering device by the subject circuit and expands the circuit to make up . have priority in code circuit , latch , decipher circuit and export the input signal of the entrant team on the displa

9、y; starting the warning circuit with the control circuit and hosts switch, two the above-mentioned parts make up the subject circuit. through timing circuit and decipher second signal function while outputs and realizes counting on the displaying that pulse produce circuit, form and expand the circu

10、it.keywords:vie for answering the circuit；timing circuit；warning circuit； time sequence controlling1 系統(tǒng)的概述1.1課題研究的相關(guān)背景當(dāng)今的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，選拔人才，評(píng)選優(yōu)勝，知識(shí)競(jìng)賽之類的活動(dòng)愈加頻繁，而在競(jìng)賽中往往分為幾組參加，這時(shí)針對(duì)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(huì)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(jìng)賽、搶答場(chǎng)合

11、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(hào)碼。現(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(hào)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(shí)競(jìng)賽越來越多，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型搶答器必將大有市場(chǎng)。因此，我選擇簡(jiǎn)易邏輯數(shù)字搶答器這一課題。簡(jiǎn)易邏輯數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路

12、，以上兩部分組成主體電路。通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。1.2 選題的目的和意義通過這次課程設(shè)計(jì),了解簡(jiǎn)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(cè)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(shí)，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(cè)試方法。本論文通過參考大量文獻(xiàn)對(duì)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(jiǎn)單的搶答活動(dòng)提供了簡(jiǎn)

13、單設(shè)計(jì)思路，對(duì)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。1.3 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(tái)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，如原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為15s，回答問題時(shí)間為30s。通過加鍵和減鍵修改上述時(shí)間，改完后結(jié)束鍵確定。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(hào)，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號(hào)，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。通過研究并在

14、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(jiǎn)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)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性。本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下:第一章：緒論。簡(jiǎn)要介紹了搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀;說明了本課題研究的內(nèi)容.第二章：搶答器系統(tǒng)概述。說明了搶答器的工作過程和主要功能，并定下了本課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。第三章：搶答器的電路的設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單概述了本課題的總體結(jié)構(gòu)。第四章：搶答器的單元電路設(shè)計(jì)。詳細(xì)描述了本課題各單元電路的設(shè)計(jì)。結(jié)論：總結(jié)課題設(shè)計(jì)，指出設(shè)計(jì)中的一些問題，提出改善的意見，并展望搶答器的未來設(shè)計(jì)。

15、后其號(hào)碼只有數(shù)碼或指示燈顯示，沒有語音提示。本課題就是為了解決以上3個(gè)問題，設(shè)計(jì)了八路搶答器。1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著我國(guó)搶答器市場(chǎng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是否能不斷領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)者的重要指標(biāo)依據(jù)。了解國(guó)內(nèi)外搶答器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢(shì)對(duì)于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分關(guān)鍵。目前市場(chǎng)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

16、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(jiǎn)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(jiǎn)單的搶答活動(dòng)。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(tái)等大型的活動(dòng)。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

17、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(shí)競(jìng)賽場(chǎng)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(gòu)買又很困難。而我所設(shè)計(jì)的多功能搶答器簡(jiǎn)易邏輯數(shù)字搶答器具有電路簡(jiǎn)單，元件普通 ,易于購(gòu)買等優(yōu)點(diǎn),很好地解決了制作者制作困難和難于購(gòu)買的問題。在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開始了普遍的應(yīng)用。1.5 搶答器目前存在的主要問題隨著改革開放事業(yè)的不斷深入，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)的手段多種多樣，搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可

18、靠性低，減少興致。作為一個(gè)單位若專購(gòu)一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展。目前多數(shù)搶答器存在3個(gè)不足之處：首先，現(xiàn)場(chǎng)線路連接復(fù)雜。因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場(chǎng)的不同位置，每個(gè)選手與控制臺(tái)之間要有長(zhǎng)長(zhǎng)的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場(chǎng)的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場(chǎng)人員的走動(dòng)。其次，電路復(fù)雜。因?yàn)楹?jiǎn)單邏輯電路只完成號(hào)碼處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手號(hào)碼的識(shí)別、譯碼、計(jì)分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。采用簡(jiǎn)單邏輯電路掃描技術(shù)識(shí)

19、別選手搶按號(hào)碼時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。最后，容易出現(xiàn)選手搶按成功現(xiàn)象。2 搶答器的系統(tǒng)概述2.1 系統(tǒng)的主要功能簡(jiǎn)介電子搶答器的主要功能有如下六點(diǎn)：1. 搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕s0 s7表示。2. 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)s，該開關(guān)由主持人控制。3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在led數(shù)碼管上顯示，選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4. 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)開始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。5. 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，超時(shí)有喇

20、叭提示6. 如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警。2.2搶答器的工作原理簡(jiǎn)介如圖2-1所示為搶答器的結(jié)構(gòu)框圖，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成檢測(cè)數(shù)碼管工作情況。其工作原理為：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(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置于開始狀態(tài)，宣布開始搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。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(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止

21、、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)。圖2-1 搶答器結(jié)構(gòu)框圖2.3 搶答器系統(tǒng)的需求分析1、在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效。2、搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可是在199s設(shè)定。3、可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示。4、搶答時(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。5、按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。2.4 搶答器的工作流程搶答器的基本工作原理:在搶答競(jìng)賽或呼叫時(shí)，有多個(gè)信號(hào)同時(shí)或不同時(shí)送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識(shí)別、記錄第一個(gè)號(hào)碼，同時(shí)內(nèi)部的定時(shí)器開始工作，記

22、錄有關(guān)時(shí)間并產(chǎn)生超時(shí)信號(hào)。在整個(gè)搶答器工作過程中，顯示電路、語音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號(hào)。搶答器的工作流程分為、系統(tǒng)復(fù)位、正常流程、違例流程等幾部分，如圖2-2所示。加載程序運(yùn) 行行開始開始數(shù)碼管顯示fff開始搶按時(shí)間倒計(jì)時(shí)開始前有選手搶按顯示違例選手號(hào)碼并伴有語音報(bào)警倒計(jì)時(shí)結(jié)束，超時(shí)有選手搶按顯示fff顯示選手號(hào)碼，倒計(jì)時(shí)時(shí)間,語音報(bào)警，答題,答題時(shí)間倒計(jì)時(shí)正常流程違規(guī)流程若超過答題時(shí)間，則數(shù)碼管顯示fff答題完畢根據(jù)選手表現(xiàn)，規(guī)則由主持人減分圖2-2 搶答器的工作流程2.5 搶答器的工作過程1、如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間,按加一鍵或減一鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)

23、在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值,如想加一秒按一下加1s鍵,如果想減一秒按一下減1s鍵，時(shí)間led上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為099s, 0s時(shí)再減1s會(huì)跳到99，99s時(shí)再加1s會(huì)變到0s。2、主持人按搶答開始鍵，會(huì)有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)15s搶答時(shí)間），如有選手搶答，會(huì)有提示音，并會(huì)顯示其號(hào)數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)10s搶答時(shí)間），不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個(gè)按搶答的選手有效。倒數(shù)時(shí)間到小于5s會(huì)每秒響一下提示音。3、如倒計(jì)時(shí)期間，主持人想停止倒計(jì)時(shí)可以隨時(shí)按停止按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按搶答開始進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。4、如果主持人未按搶答開始鍵，而有人按了

24、搶答按鍵，犯規(guī)搶答，led上不斷閃爍ff和犯規(guī)號(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下停止 鍵為止?？偠灾?，本課題利用簡(jiǎn)單邏輯數(shù)字電路設(shè)計(jì)了搶答器，該搶答器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本，是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)。 3 搶答器的電路設(shè)計(jì)3.1搶答器的總體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示為總體方框圖。接通電源后，后臺(tái)工作人員將檢測(cè)開關(guān)s置“檢測(cè)”狀態(tài)，數(shù)碼管在正常清除下，顯示“7”；當(dāng)后臺(tái)工作人員將檢測(cè)開關(guān)s置“搶答”狀態(tài)，主持按系統(tǒng)清除按鍵，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈；主持人松開，宣布“開始”，搶答器工作。選手按動(dòng)搶答按鍵，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。當(dāng)一輪搶答之后，優(yōu)先搶

25、答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果再次搶答必須由主持人再次按動(dòng)系統(tǒng)清除按鍵。圖3-1 總體方框圖3.2優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路如圖3-2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74ls148 和鎖存器 74ls279 來完成。該電路主要完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：系統(tǒng)清除按鍵按動(dòng)時(shí)，74ls279的四個(gè)rs觸發(fā)器的置0端均為0，使四個(gè)觸發(fā)器均被置0。1q為0，使74ls148的使能端=0，74ls148處于允許編碼狀態(tài)，同時(shí)1q為0，使74ls48的滅燈輸入端=0，數(shù)碼管無顯示。這時(shí)搶答器處

26、于準(zhǔn)備搶答狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)清除按鍵松開時(shí)，搶答器處于等待狀態(tài)。當(dāng)有選手將按鍵開關(guān)按下時(shí)，搶答器將接受并顯示搶答結(jié)果，假設(shè)按下的是s4，則74ls148的編碼輸出為011，此代碼送入74ls279鎖存后，使4q3q2q=100，亦即74ls148的輸入為0100；又74ls148的優(yōu)先編碼標(biāo)志輸出為0，使1q=1，即=1，74ls48處于譯碼狀態(tài)，譯碼的結(jié)果顯示為“4”。同時(shí)1q=1，使74ls148的=1，74ls148處于禁止?fàn)顟B(tài)，從而封鎖了其他按鍵的輸入。此外，當(dāng)優(yōu)先搶答者的按鍵松開再按下時(shí)，由于仍為1q=1，使=1，74ls148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)接受二次按鍵時(shí)的輸入信號(hào)，保證了搶答者

27、的優(yōu)先性。（74ls148為8線3線優(yōu)先編碼器，表3-1為其真值表，圖3-3為邏輯圖；74ls279為四個(gè)/r/s 鎖存器，表3-2為其真值表，圖3-4為邏輯圖。）圖3-2 優(yōu)先判斷與編號(hào)鎖存電路inputsoutputsei01234567a2a1a0gseohxxxxxxxxhhhhhlhhhhhhhhhhhhllxxxxxxxlllllhlxxxxxxlhllhlhlxxxxxlhhlhllhlxxxxlhhhlhhlhlxxxlhhhhhlllhlxxlhhhhhhlhlhlxlhhhhhhhhllhllhhhhhhhhhllh表3-1 74ls148真值表圖3-2 74ls148邏輯

28、圖inputsoutputshhlnot sure表3-3 74ls279真值表圖3-4 74ls279邏輯圖3.3 穩(wěn)壓電源 （圖3-1）1）電網(wǎng)供電電壓交流220v(有效值)50hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載rl。直流穩(wěn)壓電源是一種將220v工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的

29、裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成4 搶答器的單元電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易邏輯數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路?，F(xiàn)簡(jiǎn)單介紹搶答器設(shè)計(jì)中的優(yōu)先編碼電路、定時(shí)電路、報(bào)警電路、時(shí)序控制電路、七段顯示數(shù)碼器及譯碼管電路。4.1搶答器設(shè)計(jì)中的優(yōu)先編碼電路參考電路如圖4-1所示。該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作

30、無效。工作過程：開關(guān)s置于“清除”端時(shí)，rs觸發(fā)器的端均為，4個(gè)觸發(fā)器輸出置，使74ls148的，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)s置于“開始”時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下s5），74ls148的輸出經(jīng)rs鎖存后，1q=1，=1，74ls48處于工作狀態(tài)，4q3q2q=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，1q，使74ls148，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)，74ls148的此時(shí)由于仍為1q，使，所以74ls148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將開關(guān)重新置于“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。( 74l

31、s148為線線優(yōu)先編碼器。表4-1為74ls148的功能真值表。)圖4-1 優(yōu)先編碼電路表4-274ls148的功能真值表4.2搶答器設(shè)計(jì)中的定時(shí)電路由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74ls192進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體電路如圖4-2所示。本設(shè)計(jì)是以555構(gòu)成震蕩電路，由74ls192來充當(dāng)計(jì)數(shù)器，構(gòu)成搶答器的倒計(jì)時(shí)電路。該電路簡(jiǎn)單，無需用到晶振，芯片都是市場(chǎng)上容易購(gòu)得的。設(shè)計(jì)功能完善，能實(shí)現(xiàn)直接清零、啟動(dòng)。圖4-3定時(shí)電路4.3七段顯示譯碼器與數(shù)碼管七段顯示譯碼器與數(shù)碼管如

32、下圖4-5所示。7段顯示譯碼74ls48將鎖存器74ls279的信號(hào)譯碼，輸出給數(shù)碼管。當(dāng)后臺(tái)工作人員將s置于gnd，=0，使燈測(cè)試輸入端（圖中3號(hào)）=1，這時(shí)測(cè)試數(shù)碼管工作情況；當(dāng)后臺(tái)工作人員將s置于vcc，=1，使燈測(cè)試輸入端（圖中3號(hào)）=1，這時(shí)正常譯碼。（74ls48為4線七段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，表4-2為其真值表，圖4-6為邏輯圖）圖4-4 7段顯示譯碼器與數(shù)碼管 inputsoutputsdcbaabcdefg0hhllllhhhhhhhl1hxlllhhlhhllll2hxllhlhhhlhhlh3hxllhhhhhhhllh4hxlhllhlhhllhh5hxlhlhhhlhhlh

33、h6hxlhhlhllhhhhh7hxlhhhhhhhllll8hxhlllhhhhhhhh9hxhllhhhhhllll10hxhlhlhlllhhlh11hxhlhhhllhhllh12hxhhllhlhlllhh13hxhhlhhhllhlhh14hxhhhlhlllhhhh15hxhhhhhlllllllbixxxxxxllllllllrbihllllllllllllllxxxxxhhhhhhhh表4-5 74ls48真值表 圖4-6 74ls48邏輯圖4.4搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成在知識(shí)比賽中，特別是做搶答題目的時(shí)候，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來完成

34、這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了簡(jiǎn)單邏輯數(shù)字電路搶答器的設(shè)計(jì)及工作原理，以及它的實(shí)際用途。4.5本章小結(jié)本章主要講述了搶答器的工作原理和本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作流程。在說明工作原理的過程中，突出了搶答器設(shè)計(jì)中的基本電路的組成單元以及這些單元如何實(shí)現(xiàn)搶答功能；在說明系統(tǒng)的流程時(shí)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的內(nèi)容，指出了各單元電路的設(shè)計(jì)方法和意義，以及如何進(jìn)行搶答控制。5 總結(jié)與展望本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了搶答器的設(shè)計(jì)方案，功能及在設(shè)計(jì)過程中所做的改進(jìn)。這種搶答器主要是基于74系列集成芯片，成

35、本較低，且基本能夠使用于學(xué)校的一些活動(dòng)中。對(duì)于設(shè)計(jì)中的不足，我的改進(jìn)設(shè)想及建議：（1）我設(shè)計(jì)的作品主要是用74系列集成芯片來完成的，在設(shè)計(jì)的過程中由于芯片的引腳過多，布線工作不是很方便。有時(shí)候會(huì)因?yàn)槟骋桓€沒有連接好，造成電路的不穩(wěn)定，這些都是有待改進(jìn)的。我的想法是根據(jù)單片機(jī)原理及相關(guān)知識(shí)對(duì)我的設(shè)計(jì)進(jìn)行一些改進(jìn)。利用at89c51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。計(jì)分接收的單片機(jī)部分利用匯編語言編寫。由于采用匯編語言設(shè)計(jì)電路，所以本設(shè)計(jì)在編程成功后，硬件電路基本上不需要

36、調(diào)試就可正常使用。即使在設(shè)計(jì)完畢交給用戶使用后，對(duì)系統(tǒng)的功能改進(jìn)或升級(jí)也只是通過改寫程序來完成，極大地方便了用戶或設(shè)計(jì)者對(duì)電路更新。經(jīng)過這半個(gè)多月的努力，在老師和同學(xué)的幫助下終于徹底的做完了課程設(shè)計(jì)的所有工作。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我能運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決我在設(shè)計(jì)中遇到的問題，使自己的動(dòng)手能力和思考問題的能力得到了很大的提高。在做設(shè)計(jì)的過程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我的設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識(shí)的儲(chǔ)備量也有所增加。在做設(shè)計(jì)時(shí)，我復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識(shí)，這使得我的專業(yè)知識(shí)在放假前得到了鞏固。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。電路設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反