智力抢答器设计指导书

山东理工大学 电气与电子工程学院 课程设计指导书 课 程 名 称 数字电子技术课程设计 专 业 系 教研室 电工电子教研室 年月日 1 一 目的 任务一 目的 任务 1 巩固和加深学生对电子电路基本知识的理解 提高他们综合运用本课程所学知 识的能力 2 培养学生根据课题需要选学参考书籍 查阅手册 图表和文献资料的自学能力 通过独立思考 深入钻研有关问题 学会自己分析并解决问题的方法 3 通过电路方案的分析 论证和比较 设计计算和选取元器件初步掌握简单实用 电路的分析方法和工程设计方法 4 了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范 能按设计任务书的要 求 完成设计任务 编写设计说明书 正确地反映设计与实验的成果 正确地绘制电 路图等 5 培养严肃 认真的工作作风和科学态度 通过课程设计实践 帮助学生逐步建 立正确的生产观点 经济观点和全局观点 二 设计内容二 设计内容 1 设计题目 智力抢答器设计 2 设计指标 1 供四名选手用 有抢答按钮 有编号 有主持人清零按钮 2 具有锁存功能并显示出来 在主持人清零后 若有参赛选手按按钮 应立即显示出最 先动作的选手的编号 同时有发生器发出声音 声音持续约 1 秒钟 3 抢答器对各参赛选手动作的先后有很强的分辨能力 即只显示先动选手的编号 直到 主持人清零为止 4 主持人在正常 无人抢答 时能清零 5 主持人在宣布开始 5 秒钟后 若无选手抢答 则音响器件发声而结束 三 三 主要关键技术的分析主要关键技术的分析 图 1 所示为抢答器的逻辑框图 它主要有输入电路 判别电路 声光显示电路 计时电路和数码显示电路等组成 抢答时 当抢先者按下面前的按钮时 输入电路立 2 即输出一抢答信号 经判别电路后 输出响应信号去驱动声光显示电路 声响电路和 计时电路的输入信号是由晶振电路产生的脉冲信号来提供 图图 1 抢答器框图抢答器框图 三三 解决思路和方案比较解决思路和方案比较 1 抢答器的基本工作原理 智力竞赛抢答器是用来判断哪一个预定状态首先发生的电路 图 2 所示是用 CMOS 四 D 锁存器和门电路组成的四组抢答器 抢答开始前 抢答者的四个按钮 S0 S3 均未按下 锁存器 CC4042 的输入端 D0 D3 都为 0 主持人通过复位按钮 S0 使时钟端 CL 为 l 因此锁存器清零 四个发光二极管均不亮 同时 G1 门输出为 0 蜂鸣器不发声 当有人抢答时 例如按钮 S1 被按下 锁存器的 D1 输入端为 1 对应的输出端 由 0 变为 1 经 CC4049 反相后驱动对应的发光二极管发光 同时由 1 变为 0 1 Q 1 Q 使 Gl 门输出为 l 蜂鸣器因此而发声 表示 S1 对应的选手优先抢答成功 Gl 门输出 的高电平经 G2 门后使 CC4042 的时钟端 CL 由 1 变 0 此时主持人的按钮 S4 已断开 从而使其由接收状态转为锁存状态 禁止后抢答者的信号存入锁存器 因此即使其 他选手再按下所对应的按钮也不起作用 3 图图 2 四路抢答器原理图四路抢答器原理图 2 触摸按钮 图 3 所示是两种自制的触摸按钮的原理图 触摸开关是两块距离约为 1mm 彼此 绝缘的小导体 如铜片 也可用两根距离约为 1mm 的裸导线组成 图 3 a 所示电 路 原始状态时非门 G 输出为高电平 当人用手指触及两个铜片时 相当于两块铜 片间串接一个等效电阻 使非门输出变为低电平 图 3 b 所示电路 原始状态时 非门 G 输出为低电平 当人用手指触及两块铜片时 非门输出变为高电平 图图 3 触摸按钮触摸按钮 图图 4 单音频音响电路单音频音响电路 a 原始状态高电平 原始状态高电平 b 原始状态低电平 原始状态低电平 3 单音频音响电路 4 图 4 所示是用压电陶瓷蜂鸣器作发声元件的单音频音响电路 压电陶瓷蜂鸣器在 适当信号驱动下能够发声 两个 CMOS 门电路与 R1 R2和 C 组成振荡器 当控制端 电压 uA为高电平时 振荡器产生振荡 输出的高频信号驱动蜂鸣器发声 uA为低电 平时 振荡器停振 蜂鸣器不发声 四 设计 研究 步骤四 设计 研究 步骤 五 时间安排五 时间安排 1 星期一上午首先由教师讲解课程设计的基本步骤 数字电子电路的设计方法 主要元器件的类型及选择方法 注意事项等等 然后布置设计任务 下达设计任务书 2 星期一下午 学生查阅资料 确定智力抢答器的总体方案 3 星期二 单元电路的设计 4 星期三 对电路进行计算机分析和设计 选择总体方案 设计单元电路 选择元器件 计算参数 画总体电路图初稿 审 图 实 验 画正式的总体电路图 5 5 星期四 写总结报告即设计说明书和绘电路图 6 星期五进行设计总结 采用主动申请答辩 点名答辩和教师讲评等手段进行设 计总结 六 解决思路和方案比较六 解决思路和方案比较 略 见上 三三 七 成绩评定七 成绩评定 1 理论设计与总结报告内容 1 方案论证 2 电路工作原理分析 3 单元电路设计计算 4 元器件的选择 5 总电路工作原理