論文：搶答器的設(shè)計(jì)與制作

1、.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管(LED)數(shù)碼管和液晶(LCD)數(shù)碼管.本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼

2、管.1.2 搶答器的工作原理(1)開關(guān)陣列電路圖1.2所示為8路開關(guān)陣列電路,從圖上.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊搶

3、答器的設(shè)計(jì)與制作啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊搶答器的設(shè)計(jì)與制作搶答器是競(jìng)賽問(wèn)答中一種常用的必備裝置,從原理上講,它是

4、一種典型的數(shù)字電路,其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。從有利于學(xué)習(xí)的角度考慮，這里主要介紹以中小規(guī)模集成電路和器件設(shè)計(jì)搶答器的方法。1 搶答器的基本組成及工作原理1.1 搶答器的組成搶答器的一般構(gòu)成框圖如圖1.1所示。它主要由開關(guān)陣列電路、觸發(fā)鎖存電路、編碼器、7段顯示器幾部分組成。下面逐一給予介紹。圖1.1 搶答器的組成框圖（）開關(guān)陣列電路該電路由多路開關(guān)所組成，每一競(jìng)賽者與一組開關(guān)相對(duì)應(yīng)。開關(guān)應(yīng)為常開型，當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，開關(guān)閉合；當(dāng)松開開關(guān)時(shí)，開關(guān)自動(dòng)彈出斷開。（）觸發(fā)鎖存電路當(dāng)某一開關(guān)首先按下時(shí)，觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)，在輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)電平信息，同時(shí)為防止其它開關(guān)隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂，最先

5、產(chǎn)生的輸出電平變化又反過(guò)來(lái)將觸發(fā)電路鎖定。若有多個(gè)開關(guān)同時(shí)按下時(shí)，則在它們之間存在著隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，結(jié)果可能是它們中的任一個(gè)產(chǎn)生有效輸出。（）編碼器編碼器的作用是將某一開關(guān)信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的8421BCD碼，以提供數(shù)字顯示電路所需要的編碼輸入。（）段顯示譯碼器譯碼驅(qū)動(dòng)電路將編碼器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。（）數(shù)碼顯示器數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管。本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。1.2 搶答器的工作原理(1)開關(guān)陣列電路圖1.2所示為路開關(guān)陣列電路，從圖上可以看出其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。電路中，18為上拉和限

6、流電阻。當(dāng)任一開關(guān)按下時(shí)，相應(yīng)的輸出為低電平，否則為高電平。圖1.2 開關(guān)陣列電路(2)觸發(fā)鎖存電路圖1.3所示為路觸發(fā)鎖存電路。圖中，74HC373為8D鎖存器，一開始，當(dāng)所有開關(guān)均未按下時(shí)，鎖存器輸出全為高電平，經(jīng)輸入與非門和非門后的反饋信號(hào)仍為高電平，該信號(hào)作為鎖存器使能端控制信號(hào)，使鎖存器處于等待接收觸發(fā)輸入狀態(tài)；當(dāng)任一開關(guān)按下時(shí)，輸出信號(hào)中必有一路為低電平，則反饋信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，鎖存器剛剛接收到的開關(guān)被鎖存，這時(shí)其它開關(guān)信息的輸入將被封鎖。由此可見，觸發(fā)鎖存電路具有時(shí)序電路的特征，是實(shí)現(xiàn)搶答器功能的關(guān)鍵。也可以采用觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)觸發(fā)鎖存電路的功能，具體實(shí)現(xiàn)方法請(qǐng)自己考慮。 圖1.3 觸

7、發(fā)鎖存電路 圖1.4 編碼器 (3)編碼器如圖1.4所示，74HC147H為線優(yōu)先（高位優(yōu)先）編碼器，當(dāng)任意輸入為低電平時(shí)，輸出為相應(yīng)的輸入編號(hào)的8421碼（BCD碼）的反碼。(4)譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元編碼器實(shí)現(xiàn)了對(duì)開關(guān)信號(hào)的編碼并以碼的形式輸出。為了將編碼顯示出來(lái)，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。一般這種譯碼通常稱為段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器。常用的段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有等。數(shù)碼顯示器件中的液晶數(shù)碼管價(jià)格較高，驅(qū)動(dòng)較復(fù)雜，并且僅能工作于有外界光線的場(chǎng)合，所以使用較少。大多情況下使用的是數(shù)碼管。平時(shí)使用較多的數(shù)碼有單字和雙字之分。數(shù)碼管尺寸有大有小，一般小的數(shù)

8、碼管每個(gè)數(shù)字筆畫為一個(gè)發(fā)光二極管，而尺寸較大的數(shù)碼管一個(gè)筆畫可能是多個(gè)發(fā)光二極管串接而成的，這時(shí)一般無(wú)法直接用譯碼驅(qū)動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)（其輸出高電平一般為左右）。(5)解鎖電路當(dāng)觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)鎖存后，若要進(jìn)行一下輪的重新?lián)尨穑瑒t需將鎖存器解鎖。可將使能端強(qiáng)迫置或置（根據(jù)具體情況而定），使鎖存順處于等待歉收狀態(tài)即可。具體實(shí)現(xiàn)方法請(qǐng)讀者考慮。2 搶答器的設(shè)計(jì)與制作例:試用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)并制作一搶答器，指標(biāo)要求如下：(1)路開關(guān)輸入；(2)穩(wěn)定顯示與輸入開關(guān)編號(hào)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字；(3)輸出具有唯一性和時(shí)序第一特征。設(shè)計(jì)與制作步驟如下：(1)根據(jù)要求，選擇搶答器電路設(shè)計(jì)方案，如圖所示。(2)電路設(shè)計(jì)及

9、元器件選擇 開關(guān)陣列電路：選擇圖所示的路開關(guān)陣列電路，由于本電路均采用集成電路組成，故上拉電阻18可取。 觸發(fā)鎖存電路：選擇圖所示路觸發(fā)鎖存電路。電路中，選鎖存器為，輸入與非門為。也可以選用片雙觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)觸發(fā)鎖存電路的功能，具體實(shí)現(xiàn)方法請(qǐng)讀者考慮。 編碼器：選圖所示線優(yōu)先（高位優(yōu)先）編碼器。當(dāng)任意輸入應(yīng)接高電平。 譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路：選擇作為顯示譯碼電路。選擇數(shù)碼管作為顯示單元電路。 解鎖電路：選擇或門構(gòu)成解鎖電路。將解鎖開關(guān)信號(hào)與鎖存器反饋信號(hào)相或后再加到鎖存器的使能輸入端，當(dāng)解鎖開關(guān)信號(hào)為時(shí)，可將使能端強(qiáng)迫置，使鎖存器重新處于等待接收狀態(tài)。 搶答器總體電路：根據(jù)上述設(shè)計(jì)，可畫出搶答器

10、總體電路。(3)根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，可畫出實(shí)際電路圖（或直接畫仿真電路圖，自行畫出）。(4)電路仿真調(diào)試在完成電路的初步設(shè)計(jì)后，再對(duì)電路進(jìn)行仿真仿真調(diào)試，目的是為了觀察和測(cè)量電路的性能指標(biāo)并調(diào)整部分元器件參數(shù)，從而達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)的要求。(5)圖設(shè)計(jì)與生成 由仿真電路直接生成網(wǎng)絡(luò)表； 調(diào)用，并進(jìn)行元器件合理布局； 調(diào)用網(wǎng)絡(luò)表，并自動(dòng)布線； 圖的人工調(diào)整及打印輸出。板一般由生產(chǎn)廠商根據(jù)圖紙進(jìn)行生產(chǎn)，電路設(shè)計(jì)者無(wú)須介入。(6)電路焊接與裝配 元器件老化與抽樣檢測(cè)； 元器件預(yù)處理； 基于板的元器件焊接與電路裝配。(7)實(shí)際電路測(cè)試與改進(jìn)選擇測(cè)量?jī)x表與儀器，對(duì)電路進(jìn)行實(shí)際測(cè)量與調(diào)試，調(diào)整電路參數(shù)，并解決存在

11、的問(wèn)題或電路故障等。3 搶答器的設(shè)計(jì)與制作任務(wù)書課題試用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)并制作一搶答器要求如下：（） 設(shè)計(jì)指標(biāo) 路開關(guān)輸入； 穩(wěn)定顯示與輸入開關(guān)編號(hào)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字； 輸出具有唯一性和時(shí)序第一的特征。（） 設(shè)計(jì)要求 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調(diào)試； 文件生成與打印輸出。（）制作要求自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。（）編寫設(shè)計(jì)報(bào)告寫出設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。（）答辯在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成敘述并回答提問(wèn)。課題試用器件設(shè)計(jì)并制作一搶答器要求如下：（） 設(shè)計(jì)指標(biāo) 路開關(guān)輸入； 穩(wěn)定顯示與輸入開關(guān)編號(hào)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字； 輸出具有唯一性和

12、時(shí)序第一的特征。（） 設(shè)計(jì)要求 畫出電路原理圖（或或仿真電路圖）； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調(diào)試； 文件生成與打印輸出。（） 制作要求自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。（） 編寫設(shè)計(jì)報(bào)告寫出設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。（） 答辯在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成敘述并回答提問(wèn)。*;啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊

13、啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊搶答器的設(shè)計(jì)與制作啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管(LED)數(shù)碼管和液晶(LCD)數(shù)碼管.本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管.1.2 搶答器的工作原理(1)開關(guān)陣列電路圖1.2所示為8路開關(guān)陣列電路,從圖上.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊