数字电子技术课程设计四人抢答器.docx
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数字电子技术课程设计四人抢答器
数电课程设计一：
四人抢答器
学院电气（机电）工程学院
专业电气工程及其自动化
班级
学生姓名
联系方式
指导教师
2019年3月27号
1）绪论
随着经济水平的不断提高，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，智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，人们在物质文明得到满足的同时更注重精神文明的追求，各种节目不断涌现，提高节目的质量尤为重要。
本次设计是针对活动中用到的抢答器而设计的。
抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。
通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。
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本文设计的抢答器，电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠，具有较高的推广价值。
抢答器在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。
通过抢答器的指示灯显示手段指示出第1抢答者[1]。
本论文设计宗旨在培养学生综合模拟、数字电路知识，解决电子信息方面常见实际问题的能力，掌握一般电子电路设计方法与设计步骤。
促使学生积累实际电子制作经验，准备走向更复杂更实用的应用领域。
目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。
功能简介：
参加竞赛者对主持人提出的问题要在短时间内作出判断，并按下抢答按键回答问题。
当第一个人按下按键后，同时电路将其他抢答按键封锁，使其不起作用。
主持人有开时间和复位键，按下开时间后才能开始抢答，否者犯规。
抢答前主持人操作开关使抢答有效，显示灯全熄灭。
当四人中有人抢答有效时，其对应的显示灯亮，此时其余的开关不起作用，即其对应的显示灯灭。
连接电路并进行操作，观测抢答器的工作情况。
数字电路产品在生活中有着极其广泛的应用，包括计算机、数字通信、智能仪器仪表、自动控制及航天等领域中。
这些给人们带来了生活，工作等方面带来了极大的方便。
数字电路的发展，使得这门课程对于我们来说是很有必要学好。
数字电路设备实现简单，速度和可靠性好。
在这次的数字电路制作中，本人制作四路竞赛抢答器。
抢答器在比赛等场合中不可缺少的设备。
本文就是从电路模块的功能简介开始，利用功能不同的数字电路芯片的组合来实现多路抢答器的功能；首先简要的介绍四路竞赛抢答器的设计要求和目的，然后介绍多路抢答器的原理和设计过程，最后介绍几个主要集成芯片的管脚功能和用法以及总结部分，讲一些电路在实际设计中的检测。
2）需求分析
1.设计要求
项目编号
项目名称
项目内容
主要教学内容
学习目标
P1
简单抢答器的功能测试
根据电路在数字电路装置上连接简单抢答器电路，测试其逻辑功能
1：
抢答器的构成与应用
2：
逻辑代数基础知识
3：
各种集成逻辑门电路
4：
常见数字集成电路的封装
5：
数字集成电路的技术参数
6：
数字集成电路的选用原则
7：
数字集成电路的使用注意事项
8：
数字集成电路空余引脚的处理方法
9：
抢答器的线路连接与功能测试
1：
掌握抢答器的应用
2：
掌握二进制、十进制、十六进制数的互换，掌握8421码的编码规律
3：
掌握逻辑运算规律、逻辑函数的表示方法、互换及化简
4：
掌握常见TTL系列和CMOS系列数字集成电路的种类和封装
5：
掌握常见数字集成电路的电压、电流、使用温度范围等参数
6：
掌握数字集成电路的安装、电源电压、输入电压、输出负载和功耗，不同类型器件的混合使用注意事项
7：
掌握常见数字集成电路空余引脚的处理方法
8：
掌握抢答器的线路连接与功能测试
9：
利用逻辑关系查找数字电路的连接故障
按照抢答的规则，对这种电路的功能要求分析如下。
首先.电路能对第一个按下抢答开关的答题者迅速做出反应，对应的灯要亮，并且灯亮起之后，该答题者不必长按开关，电路可以自行工作，保持灯亮。
其次，当有一盏抢答灯亮起之后，其他答题者后继的开关按下信号不会使其它的信号灯亮。
最后，当本次答题结束后，主持人的开关可以关闭亮起来的灯，使电路恢复初始状态，等待下一次的抢答。
根据以上的分析，电路要有以下功能:
（1）记忆功能。
电路能够保存第一个按下开关者的信号，让其对应的信号灯自动保持长亮，从而答题者不用长按开关。
并且该信号还要对屏蔽电路起作用。
（2）屏蔽功能。
当第一个灯亮起之后，电路能够使用记忆的信号，屏蔽掉其他后继答题者的开关信号，使其他的灯不会再亮.
（3）恢复功能.主持人开关可以使电路恢复到初始状态。
2.功能介绍
（1）抢答器最多可供4名选手参赛，编号为1-4号，各队对应用一个按钮S1-S4中一个控制，并设置一个清零和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
（2）抢答器具有锁存功能，直到主持人，清零。
（3）开关S作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关S被按下时抢答电路清零，当开关S松开后这允许抢答，输入抢答信号由抢答按钮开关S1-S4实现。
（4）有抢答信号输入，即开关S1-S4中的任意一个开关被按下时，对应的LED灯变亮，此时再按其它任何一个开关被按下均无效，指示灯依旧“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。
3）总体设计
1.方案选择
方案一：
此方案用到四个74ls04非门和四个74ls20与非门电路，电路较好设计，但是缺点在于没有主持人复位按钮。
方案二：
此方案改善了没有主持人复位按钮的缺陷；如图所示：
2.电路原理
四人抢答器的功能是每位参赛者有一个抢答按键，按动按键发出抢答信号;竞赛主持人有一个控制按键，用于将抢答信号复位和抢答开始;竞赛开始后，先按动按键者抢答成功，同时封锁另外3路按键，禁止其他参赛者抢答;竞赛者抢答成功后对应的LED灯亮。
四人抢答器系统框图所示。
选手通过按键电路发出抢答信号，先按动者，抢答成功，按键保持与封锁电路将选手信息保持下来，同时封锁其他选手输入。
抢答成功后对应选手的LED灯亮。
主持人按键电路发出的复位信号使保持与封锁电路的各路输出复位，等待下一轮抢答
4）详细设计
1.单元电路设计
根据表达式：
Y1=AB’C’D’,Y2=A’BC’D’,Y3=A’B’CD’,Y4=A’B’C’D,根据反演律化简每个电路，得到Y1=A（B+C+D）,Y2=B（A+C+D）,Y3=C（A+B+D）,Y4=D（A+B+C）每个单元电路用三个与非门即可。
2.74LS00引脚图：
74ls00是常用的2输入四与非门集成电路，他的作用很简单顾名思义就是实现一个与非门。
74LS00真值表：
A＝1
B=1
Y=0
A＝0
B=1
Y=1
A＝1
B=0
Y=1
A＝0
B=0
Y=1
AbsoluteMaximumRaTIngs绝对最大额定值
RecommendedOperaTIngCondiTIons建议操作条件
5）测试
1.电路测试效果：
当其中一位按下时，其他人按下便无效，效果如图所示：
2.出现的错误
使用次原件将不能显示结果，如图所示：
调试过程：
可能原因：
schematic_symbols为原理图符号意思，这个文件库下的原件不能用
6）设计总结
1.优点：
此电路在原有的基础上有了很多改进：
第一，增加了主持人一键复位按键，省去了很多麻烦；
第二，只是用与非门器件，只用很少的芯片即可完成；
第三，只用BP开关和SWITCH开关效果一样
2.缺点（可改进）：
第一，可省去无用电阻，使用低电压可达到同样效果。
第二，可用一个集成芯片代替多个与非门器件。
7）学习体会
这一课程设计使我们将课堂上的理论知识有了进步的了解，并增强了对数字电子技术这门课程的兴趣。
了解了更多电子元件的工作原理，如：
74LS系列等。
但同时也暴露出我在知识上掌握不足等缺点。
其次在此次设计过程中由于我们频繁的使用一电子设计软件如：
Multisim等，因此使我熟悉了软件的使用，同时在电脑的电子设计和绘图操作上有了进一步提高。
加上在设计过程中遇到了一些问题，使得我得查找相关资料，从而增长知识的同时增强解决问题和动手的能力，锻炼我做事细心、用心、耐心的能耐。
这一课程设计，使我向更高的精神和知识层次迈向一大步。
所以在以后的学习生活中，我会努力学习，培养自己独立思考的能力，积极参加多种设计活动，培养自己的综合能力，从而使得自己成为一个有综合能力的人才而更加适应社会。
8）致谢
一个人的成长绝不是一件孤立的事，没有别人的支持与帮助绝不可能办到。
我感谢可以有这样一个空间，让我对所有给与我关心、帮助的人说一声“谢谢”！
今后，我会继续努力，好好学习，好好生活。
9）参考文献
1.书籍
[1]周良权,方小乔编.数字电子技术.北京:
高等教育出版社,1994
[2]康华光.电子技术基础（数字部分）.北京：
高等教育出版社.2000
[3]任为民.数字电子电路学习和实验指导.北京：
广播电视大学出版社.1992
[4]谢自美.电子线路设计•实验•测试（第二版）.华中科技大学出版社，2000
[5]侯大年.数字电子技术.北京:
电子工业出版社,1999
[6]欧阳星明.数字逻辑.武汉:
华中科技大学出版社，2000
[7]杨晓辉,张彤,姜俊海.智能抢答器的设计与制作.长春大学学报,2000,06（24-25）
[8]周南良.数字逻辑.长沙:
国防科技大学出版社,1992
[9]阎石.数字电子电路（第六版）.
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