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数字电子技术课程设计__智能抢答器.doc

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数字电子技术课程设计__智能抢答器.doc

1数字电子技术课程设计任务书一、设计课题四智能竞赛抢答器二、设计要求1.四组参赛者在进行抢答时,当抢答者按下面前的按钮时,抢答器都能准确的判断出抢先者,并显示相应的组号。2.抢答器具有互锁功能,某组抢答后能自动封锁其它各组进行抢答。3.形同应具有一个总复位开关。4.安装自己的设计电路。5.通电调试。提高部分1.抢答者犯规或违章(主持人未说开始抢答时,参赛者抢先按钮)时,应自动发出警告信号,以指示灯闪为标志2.抢答器应具有限时功能,抢答时限为30秒。设计资料1、阎石.数字电子技术基础.北京高等教育出版社,19892、张乃国.电子测量.北京人民邮电出版社,19853、彭介华.电子技术课程设计指导.北京高等教育出版社,19974、华容茂.电工、电子技术实习与课程设计.北京电子工业出版社,2000设计成果1、课程设计说明书。2、产品2前言1.课题研究的相关背景当今的社会竞争日益激烈,选拔人才,评选优胜,知识竞赛之类的活动愈加频繁,而在竞赛中往往分为几组参加,这时针对主持人提出的问题,如果要是让抢答者用举手等方法,这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,这就要有一种抢答设备作为裁判员,这就必然离不开抢答器。抢答器是一种应用非常广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成,能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机或数字集成电路,并增加了许多新功能,如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。随着科技的发展,现在的抢答器有着数字化,智能化的方向发展,这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多,操作简单,经济实用的小型抢答器必将大有市场。因此,我选择简易逻辑数字抢答器这一课题。2.选题的目的和意义通过这次课程设计,了解简单多功能数字电路抢答器的组成原理,初步掌握数字电路抢答器的调整及测试方法,提高思考能力和实践能力。同时通过本课题设计,巩固已学的理论知识,建立逻辑数字电路的理论和实践的结合,了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。本论文通过参考大量文献对抢答器的工作原理做了系统介绍,通过详细的调查和权威技术资料及相关情报的收集,为学校等单位举行的简单的抢答活动提供了简单设计思路,对于企业了解抢答器产品生产技术及其发展状况十分有益。3.课题研究的内容本系统采用模块化设计智能抢答器,在抢答比赛中广泛应用,各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改,抢答时间和选手回答问题的时间设置,新时间开始有效,主持人按键开始后,选手开始抢答为有效,数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号。通过研究并在设计后发现,采用数字电路技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比,首先,电路连接简单,因为大多数功能单元都能通过数字电路完成,第二,工作性能可靠,抗千扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工3程设计,具有创新性。4.国内外研究现状随着我国抢答器市场的迅猛发展,与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。技术工艺,是衡量一个企业是否具有先进性,是否具备市场竞争力,是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。了解国内外抢答器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格,提高市场竞争力十分关键。目前市场上抢答器种类繁多,功能各异,价格差异也很大。那么选择一款真正适合的抢答器就非常重要。抢答器一般分为电子抢答器和电脑抢答器。电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由数字电子集成电路组成,其搭配的配件不同又分为,非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。非语音记分抢答器构造很简单,就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成,在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。语音记分抢答器是由一个抢答器的主机、主机的显示屏以及选手的记分显示屏等构成,具有记分等功能。电子抢答器多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。无线电脑抢答器的构成是由主机和抢答器专用的软件和无线按钮。无线电脑抢答器利用电脑和投影仪,可以把抢答气氛活跃起来,一般多使用于电台等大型的活动。有线电脑抢答器也是由主机和电脑配合起来,电脑再和投影仪配合起来,利用专门研发的配套的抢答器软件,可以十分完美的表现抢答的气氛。抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合,但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作,可靠性低,实现起来很困难有的则用一些专用的集成块,而专用集成块的购买又很困难。而我所设计的多功能抢答器简易逻辑数字抢答器具有电路简单,元件普通,易于购买等优点,很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应用。4目录任务书1前言2目录4第一章方案论证61.1方案论证与比较61.2方案选择61.3方案6第二章单元电路设计82.1抢答电路设计82.1.1原理图设计82.1.2抢答器电路组成92.2定时电路设计132.2.1原理图设计132.2.2对计数器进行预置152.2.3555定时器162.3时序控制电路的设计16第三章仿真分析183.1抢答电路仿真193.2定时电路仿真19第四章制作与调试204.1制作PCB204.2电路调试204.2.1通电准备204.2.2单元电路检测204.3组装调试214.3.1检测与查阅器件214.3.2电路调214.3.3连接电路21第五章总结22参考文献23附录Ⅰ定时抢答器的主体逻辑电路图24附录Ⅱ元器件清单245附录ⅢPCB图256第一章方案论证1.1方案论证与比较与普通抢答器相比,本作品有以下几方面优势1、具有清零装置和抢答控制,可由主持人操纵,避免有人在主持人说开始前提前抢答而违反规则。2、具有定时功能,在30秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。1.2方案选择一、根据系统方框图的原理有两种设计方案可供选择。1、选手触摸按钮后的信号首先进入RS触发器,CP脉冲控制锁存效果,然后输出再进行编码,译码显示。2、选手触摸按钮后的信号首先进行编码,然后利用74LS279锁存器,它的输出直接控制锁存功能,然后主持人开关控制锁存器的片选端,发挥清零作用。锁存器的输出直接进入译码器然后显示。3、可以用单片机编程实现,其实使用单机做最简单。三种方案原理均可行,考虑到实际情况,操作和连线地简单易行,因此选择方案二。二、驱动电路也有两钟方案可供选择1、可利用单稳电路控制延迟时间和分频器CC4060进行分频产生间歇式方波。2、可采用单稳电路控制延迟时间和比较简单的振荡器线路,经比较选用施密特反相器构成的方波发生器比较简单,因为方波发生器的频率都比较低,所以选用555定时电路。经过组员讨论,选择了比较熟悉的555定时电路。1.3方案一、原理根据要求应具有抢答器具有锁存、定时、显示功能。即当抢答开始后,选手抢答按动按钮,锁存器锁存相应的选手编码,同时用LED数码管把选手的编码显示出来,并且开始抢答时间的倒计时,同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来,以提醒主持人和选手。抢答时间可设定30S。接通电源后,主持人将开关拨到清除状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间主持人将开关置开始状态,宣布开始抢答器工作。定时器倒计时,选手在定时时间内抢答时,抢答器完成优先判断、编号锁存、编号显示。7当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。二、抢答器的组成框图定时抢答器的总体框图如图1所示。他主要由主体电路和扩展电路两部分组成。主体部分完成基本的抢答功能,即开始抢答后,当选手按动抢答键时,能显示选手的编号。同时能封锁输入电路,禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。图1定时抢答器的总体框图图1所示定时抢器的工作过程是接通电源时,节目支持人将开关置于清除位置,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定的时间,当主持持人宣布抢答题目后,说一声抢答开始,同时将控制开关拨到开始位置,抢答器处于工作状态,定时器倒计时,当定时时间到,却没有选手抢答时,输入电路被封锁,禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时,抢答器要完成下面几个工作1.优先编码电路立即分辨出抢答者的编号,并由锁存器进行锁存,然后有译码显示电路显示编号2.制电路要对输入编码电路进行封锁,避免其他选手再次进行抢答3.控制电路要使定时器停止工作,时间器上显示抢答时间,并保持到主持人将系统清零为止,以便进行下一轮抢答。抢答按钮优先编码电路锁存器译码电路显示电路主持人控制开关控制电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路主体电路扩展电路

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