智力抢答器设计指导书.doc

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 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。　　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。　　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。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、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1 抢答器框图 三.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，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。 图2 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3 触摸按钮 图4 单音频音响电路 （a）原始状态高电平 （b）原始状态低电平 3．单音频音响电路 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 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 （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 略（见上 三） 七、成绩评定 1. 理论设计与总结报告方案论证电路工作原理单元电路设计计算元器件的选择总电路工作原理总图设计工作写出设计说明书。设计说明书占总分0%，电路总图占总分%。成绩占总分20%成绩占总分0%。 4. 平时成绩占总分0%。 5. 整机电路运行正常。 1 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