8路智能竞赛抢答器说明书Word文档格式.docx
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目录
第一章……………………………………………………………………………….1
1.1课题研究的背景…………………………………………………………………...1
1.2课题研究的意义…………………………………………………………………...1
第二章方案论证…………………………………………………………………………2
2.1设计要求…………………………………………………………………………...2
2.2总体方案论证…………………………………………………………….………..3
第三章WEB512仿真软件的使用说明…………………………………………………2
3.1软件的介绍…………………………………………………………………………
3.1电路的绘制及仿真……………………………………………………….…………
第四章各单元电路设计…………………………………………………………………4
4.1抢答电路设计……………………………………………………………….4
……4.2…定时电路设计…………………………………………………..4
4.3报警电路设计…………………………………………………………..
4.4计分电路设计…………………………………………………………..
4.5总体设计和电路图…………………………………………………………..
第五章设计体会…………………………………………………………..
第六章参考资料………………………………………………………
第一章前言
1.1课题研究的背景
工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛，抢答记分器是必要设备。
在我们学校举办的
各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的误断造成比赛的不公平性。
为解决这个问题，我们小组准备就本次比赛的机会制作一个低成本但又能满足学校需要的八路数显抢答器。
本课程设计是“模拟电子技术”与“数字电子技术”两门课程的综合课程设计。
1.2课题研究的意义
随着各种智力竞赛越来越多，在答题的过程中一般要分为必答和抢答两种。
必答有时间的限制，到时间要警告。
而抢答则要求参赛者做好充分的准备，等主持人说完题目，参赛者开始抢答，谁先按钮，就由这个参赛者答题，但是很难确认谁先按的，因此使用抢答器来完成这一功能是很有必要的。
本设计是一个可供八个人抢答的多路抢答器。
可以显示优先抢者的序号，幷同时有音响提示。
幷具有倒计时功能。
当锁定时间到了的时候会有音响提示。
当一次抢答完毕，可由主持人按复位键重新开始下一次抢答。
我们在这里所设计的抢答器是一种比较简易的抢答器，没有使用特别多的复杂的元件。
从原理上来讲，它是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
它的特点是电路简单、制作方便、操作简单、性能可靠、适用于多种智力竞赛活动。
本抢答器的电路主要由四部分组成:
数字抢答电路、时序控制电路、报警电路以及可以预置时间的定时电路。
其中数字抢答电路部分有一个译码器和数码管显示器组成，可以将八位抢答者的按钮通过译码器驱动数码显示管显示出最先抢答者的编号。
而时序控制电路的功能是当参赛选手按抢答器时使扬声器发声。
这时抢答器和定时电路停止工作。
而且设定的时间到达后若无人抢答，则报警电路工作。
报警电路的工作条件是当设定的时间到达后或者有人抢答时，报警电路被输入一个高电平。
可预置时间的定时电路通过74LS121实现的。
这个抢答器设计基本上满足了实际比赛应用中的各种需要。
在实际中有很大的用途。
第二章方案论证
2.1设计要求
技术参数及要求：
1、八位选手参加比赛，编号分别为0、1、…、7，每人一个抢答按钮；
2、节目主持人用开关控制系统的清零和抢答开始；
3、抢答器具有锁存和显示第一个抢答者的编号并禁止其他选手抢答的功能；
4、抢答器在主持人启动后开始抢答，具有30秒倒计时的功能，在30秒内抢答有效，停止计时并显示抢答时刻；
5、30秒内无人抢答时，本次抢答无效，并禁止选手抢答。
2.2总体方案论证
1．数字抢答器总体方框图
如图所示为总体方框图。
其工作原理为：
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；
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、扬声器提示。
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"
和"
开始"
状态开关。
第三章EWB512仿真软件的使用
3.1软件的介绍
电子工作台Electronicsworkbench（EWB）5.0c软件是加拿大InteractiveImageTechnologies公司于八十年代末，九十年代初推出的电子电路仿真分析和设计软件，其丰富的元器件库和多种虚拟实验仪器，为操作者提供了极大的便利。
非常适合电子类课程的数学和实验，有助于学生理解和掌握课程的内容，同时对电子线路设计工程师来说，EWB5.0c也是一款进行计算机辅助设计的优秀软件。
主要功能有电路逻辑功能，电路分析功能，电路优化功能。
基本特点为图形操作界面，直观易用。
在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件，电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。
有模拟仪器真实感强，元器件丰富，分析方法多样，资源共享等特点。
3.2电路的绘制及仿真
1、主要功能：
（1）电路编辑功能。
通过该软件提供的多样化的工具、丰富的元器件库和仪器等，可以很方便的创建电路，进行电路的编辑，还可以编辑修改元器件的参数、创建子电路、自定义自己的元器件库等，大大方便了电路的设计工作。
（2）电路分析功能。
在该软件中，提供了直流分析、交流分析等基本功能，还为设计人员提供了高级分析功能，如灵敏分析、温度扫描分析、失真分析等，通过这些分析功能，设计人员可以研究电路的特性。
另外，在分析设置中，还可以根据设计需要，对元器件人为设置故障，如开路、短路和漏电等，从而使设计人员得以观察不同故障情况下，电路的各种特性变化，这是实际设计中，无法做到的。
（3）电路优化功能。
EWB5.0c提供了高级分析功能，其中参数扫描分析、最坏情况分析及蒙特卡罗分析等，可以帮助设计人员调整元器件的参数，确定一个最佳的元器件参数值，通过最坏情况分析和蒙特卡罗分析等统计方法，设计人员可以掌握元器件参数变化时，电路特性变化的最坏可能性，预测出电路生产是的成品率和生产成本。
第四章各单元电路设计
4.1抢答器电路的设计
该部分主要完成两个功能：
一是分辨选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；
二是禁止其他选手按键操作无效。
选用优先编码器74ls148和RS锁存器可以完成上述功能，所组成的电路图如下所示。
这个电路的工作原理过程：
当主持人控制开关s置于“清零”端时，RS触发器的R非端均为0，4个触发器输出（Q4--Q1）全部置0，使74ls148的BI的非=0，显示器灯灭：
74ls148的选通输入端ST的非=0，使之处于工作状态，此时锁存电路不工作。
当主持人把开关S置于“开始”时，优先编码器和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端的信号，当有选手将键按下时（比如按下s5），74ls148的输出Y2Y1Y0的非=010，YEX的非=0，经RS锁存后，CTR=1，BI的非=1，经74ls148译码后，显示器显示为“5”。
此外，CRT=1,使74ls148的ST的非为高电平，封锁其他按键的输入。
如果再次抢答需有主持人将S开关重新“清除”，电路复位。
4.2定时电路的设计
节目主持人可根据抢答题的难以程度，来设定某一次抢答的时间，通过置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
可预置时间的电路选用可由两片十进制同步加减计数器74Ls192、译码器7448、气短数码显示管来进行设计。
其中，两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。
74192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；
如果没有人抢答，且倒计时时间到时，
输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。
74LS192是同步十进制可逆计数器，具备双时钟输入，同时具备清零和置位功能。
其管脚图如图所示：
4.3、报警电路的设计
这部分电路我们是由555构成多谐振荡器，振荡频率fo=1.43/【（R1+2R）C】，其输出信号经三极管推动扬声器。
PR为控制信号，当PR为谐振荡器工作；
而当PR为低电平时，电路停振。
4.4、计分电路
计分电路是由2各74ls192组成。
计分电路是由一个3位数十进制数组成。
其中个位数一直为0。
所以显示个位数的显示管4个输入端都接地。
十位数开始显示0，所以置数端的输入为0000。
百位数显示1，所以置数端输入为0001。
通过开关U，D来实现高低电平的切换，从而现实分数的加减。
4.5总体电路设计和电路图
经过以上分析，我们将各部分电路连接，并加以适当控制，即得到了八位定时抢答器的总体电路图。
如图11所示：
其工作原理是：
八位选手编号分别为0、1、2、3、4、5、6、7，对应按钮分别为S0、S1、S2、
S3、S4、S5、S6、S7；
首先主持人根据题目的难易程度设置抢答时间，此设定可以通过调节输入两片74LS192的D、C、B、A四个管脚的高低电平来进行（例如要设定时间为60s,就将十位的192的D、C、B、A分别置位为0、１、１、0，而将各位的192的D、C、B、A都置于0）。
当主持人宣读完题目说“开始”并将开关置于“开始”位置后，输出为高电平，此高电平分为三路：
一路输出到集成单稳态触发器74LS121的输入端，使其产生单个周期为0.5S的脉冲，驱动报警电路发出声响，即实现了发声提示的功能；
另一路输出到74LS192的LD端，使其处于高电平而开始减计数；
还有一路输出到锁存器的C端；
若没有选手安东按钮，则74LS373输出全为高电平，74LS148也输出高电平，E0端输出低电平至7448的灭灯输入ＲＩ/ＲＢＯ端，使得信号经7448到显示器上时无显示；
当任意一路（设1）抢答器按下按钮时，八D锁存器74LS373工作，与输入端相对应的输出端
（1）输出高电平，则锁存器输出的八位电平经8～3八位优先编码器74LS148编码输出的A0～A2成为与输入信号相对应的三位二进制码，而74LS148的管脚15（E0）的输出电平由低变高，输出到七段译码显示器74LS48的二进制码经其译码后输出到七段共阴数码管上，则显示器上显示对应的编号
（1）。
此时，7448的RI/RBO端输出高电平，开关出也输出高电平，二者经过与非门输出低电平，经过与门还是低电平输出到锁存器373的C端，起到所存功能，其他选手若再按动对应按钮也无对应输出，，即实现了抢答功能；
同时，由于74LS148的E0段输出高电平输出到集成单稳态触发器74LS121的输入端，使其产生单个周期为0.5S的脉冲，驱动报警电路发出声响，即实现了发声提示的功能；
同时，74LS148的GS端输出电平由高变低，与秒脉冲发生器产生的秒脉冲相与后输出为0，使得无脉冲抵达计数器192的Down端。
计数器停止工作，保持原来显示不变，即实现了暂停减计数使其记录抢答时间的功能；
当选手回答完问题后，主持人将开关置于“清零”的位置，输出低电平，也是分为三路：
一路与74148的E0端（高）与非后变为高电平输出到373的使能端C，使得锁存器不再锁存数据，此时，抢答部分显示器灭灯无显示，实现了清零；
另一路低电平输出到计数器192的LD端，而CR端也是低电平，所以使得对应显示器输出预置的数据；
若在定时部分计数器倒计时到00还无选手按动按钮的话，两片74LS192的借位输出端都输出高电平，二者相与后输出高电平到单稳态触发器74121的B端口，使其产生周期为0.5s的脉冲刺激报警电路发声提示
第五章设计体会
通过这次课程设计使我懂得了理论知识固然重要，但学会如何把理论知识和实际联系起来更为重要。
当我初次接触到这个设计题目时，真的是感觉无从下手，看着任务书的分配，都不知道该如何去做，还是在老师和同学的帮助下，一起一步一步的做，终于克服了难关。
通过一周时间的课程设计，使我对数字电路有了更深的了解，在设计抢答器、报警器的过程中，通过翻阅资料和上网查找，我对各电路器件及原理有了进一步的了解，既增强了我的理解能力，也使我能更好的运用所学知识。
这一周的时间是短暂的，但我从中的收获却甚多。
在这里我要感谢老师的教诲和同学的帮助，这几天的设计给了我很多启发，我会在以后的学习和工作中更好的把理论和实践联系在一起，来学习更多的知识，来证明我的能力
第六章主要参考资料
[1]周兴林.电子技能实训[M].北京：
人民邮电出版社2010.
[2]秦曾煌.电工学[M].7版.北京：
高等教育出版社，2009.
[3]阎石.数字电子技术基础[M].5版.北京：
高等教育出版社，2006.
[4]刘全忠.电子技术[M].2版.北京：
高等教育出版社，2004.
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