8路搶答器開(kāi)題報(bào)告.doc

1、楚雄師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告書(shū)題 目 簡(jiǎn)易8路搶答器的設(shè)計(jì) 姓 名 阮文武 學(xué) 號(hào) 20081042130 系（院） 物理與電子科學(xué)系 專(zhuān) 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師 舒鑫柱 2011年 12 月 25 日論文（設(shè)計(jì)）題目簡(jiǎn)易8路搶答器的設(shè)計(jì)一、本課題的理論價(jià)值、研究的目的及意義：學(xué)校、工廠和電視臺(tái)等單位常舉辦各種智力競(jìng)賽, 搶答器是必要設(shè)備。在各種競(jìng)賽中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過(guò)舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。為解決這個(gè)問(wèn)題，我想制作一個(gè)低成本但又能滿(mǎn)足學(xué)校需要的八路數(shù)顯搶答器。通過(guò)理論設(shè)計(jì)，查

2、閱資料，選擇元器件，實(shí)際動(dòng)手安裝、調(diào)試等過(guò)程，了解和掌握電子線路設(shè)計(jì)的一般方法。鞏固和運(yùn)用在電路與電子技術(shù)等課程中所學(xué)理論知識(shí)技能，提高設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，為以后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)：隨著我國(guó)搶答器市場(chǎng)的迅速發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。技術(shù)工藝，是衡量一個(gè)企業(yè)是否具有先進(jìn)性，是否具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是否能不斷領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)者的重要指標(biāo)依據(jù)。了解國(guó)內(nèi)外搶答器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)方向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢(shì)對(duì)于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分關(guān)鍵。目前市場(chǎng)上搶答器種類(lèi)繁多，功能各異，價(jià)格差異也很大。那么選擇一款真正適合的搶答器就非常

3、重要。搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合，但目前所使用的搶答器有的電路較復(fù)雜不便于制作，可靠性低，實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難；有的則用一些專(zhuān)用的集成塊，而專(zhuān)用集成塊的購(gòu)買(mǎi)又很困難。為適應(yīng)高校等多代表隊(duì)單位活動(dòng)的需要而設(shè)計(jì)一個(gè)多功能搶答器，這種搶答器具有電路簡(jiǎn)單，元件普通，易于購(gòu)買(mǎi)等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了制作者制作困難和難于購(gòu)買(mǎi)的問(wèn)題。在國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始了普遍的應(yīng)用。隨著改革開(kāi)放事業(yè)的不斷深入，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)的手段多種多樣，搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。作為一個(gè)單位若專(zhuān)購(gòu)一臺(tái)搶答器雖

4、然經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的展開(kāi)。而目前多數(shù)搶答器存在3個(gè)不足之處：第一，現(xiàn)場(chǎng)線路連接復(fù)雜。因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答器現(xiàn)場(chǎng)的不同位置，每個(gè)選手與控制臺(tái)之間要有長(zhǎng)長(zhǎng)的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連線不僅影響了現(xiàn)場(chǎng)的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場(chǎng)人員的走動(dòng)。第二，電路復(fù)雜。以為單片機(jī)只完成號(hào)碼處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手號(hào)碼的識(shí)別、譯碼、計(jì)分顯示等仍只能通過(guò)數(shù)字集成電路完成。采用單片機(jī)掃描技術(shù)識(shí)別選手搶按號(hào)碼時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。第三。選手搶按成功，但

5、出現(xiàn)沒(méi)有搶答被記錄的問(wèn)題。課題的主要內(nèi)容：一、8路搶答器功能簡(jiǎn)介搶答器作為一種工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。本文介紹了一種用74系列常用集成電路及常用芯片設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。主持人通過(guò)時(shí)間預(yù)設(shè)開(kāi)關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，則系統(tǒng)中的發(fā)光二極管，提示主持人本輪搶答無(wú)效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。二、設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容在許多比賽活動(dòng)中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺(tái)搶答器，通過(guò)數(shù)顯、燈光或音響等多種手段指

6、示出第一搶答者。（1）設(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納8組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答者使用。（2）電路具有第一搶答信號(hào)的鑒別和鎖存功能。在主持人系統(tǒng)發(fā)出搶答指令后，若參賽者按搶答開(kāi)關(guān)，則該組指示燈亮并用組別顯示電路顯示出搶答者的組別，同時(shí)指示燈(發(fā)光二極管)亮。此時(shí)，電路應(yīng)具備自鎖存功能，使別組的搶答開(kāi)關(guān)不起作用。（3）若超時(shí)仍無(wú)人搶答，則報(bào)警指示燈熄滅。三、設(shè)計(jì)及原理1、 總體方案設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)原理 本題的根本目的在于準(zhǔn)確判斷出第一搶答者的信號(hào)并將其鎖存。實(shí)現(xiàn)這一功能可選擇使用鎖存器實(shí)現(xiàn)。在得到第一信號(hào)之后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號(hào)無(wú)效。但是，第一搶答信號(hào)應(yīng)該在主持人

7、發(fā)出搶答命令之后才有效。當(dāng)電路形成第一搶答信號(hào)之后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的序號(hào)，也可以用發(fā)光二極管直接指示出序號(hào)。在主持人沒(méi)有按下開(kāi)始搶答按鈕前，參賽者的搶答開(kāi)關(guān)無(wú)效；當(dāng)主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后，開(kāi)始進(jìn)行30秒倒計(jì)時(shí)，此時(shí)，若有選手搶答，顯示該組別并使搶答指示燈亮表示“已有人搶答”；當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，仍無(wú)選手搶答，則計(jì)時(shí)指示燈滅表示“時(shí)間已到”，主持人清零后開(kāi)始新一輪搶答。2、 原理框圖3、搶答器組成總體框圖 搶答按鈕優(yōu)先編碼電路74LS148主持人控制開(kāi)關(guān)秒脈沖產(chǎn)生電路NE555同步計(jì)數(shù)器74LS192顯示電路（七段顯示器）譯碼電路74LS48二進(jìn)制/BCD編碼轉(zhuǎn)化電路鎖存器7

8、4LS279譯碼電路74LS48顯示電路（七段顯示器） 如圖所示，定時(shí)搶答器的工作過(guò)程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開(kāi)關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后， “搶答開(kāi)始”，同時(shí)將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：1) 優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；2) LED顯示器顯示出搶答的參賽隊(duì)伍的組序號(hào)，提醒節(jié)目主持人注意；3) 控制電路要對(duì)輸入編碼電路

9、進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；4) 控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問(wèn)題回答完畢，主持人操作控制開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。四、總體電路圖如下圖所示：各子電路設(shè)計(jì)包括：（一） 搶答電路搶答電路由優(yōu)先編碼電路74LS148，鎖存器74LS279，譯碼器74LS48，以及八段數(shù)碼顯示器組成。首先搶答器由七個(gè)點(diǎn)開(kāi)關(guān)組成。當(dāng)開(kāi)關(guān)合上時(shí)電路接地。集成芯片74148得到低電平。并對(duì)之進(jìn)行編碼輸出。輸出信號(hào)由鎖存器74279進(jìn)行鎖存。經(jīng)過(guò)7448譯碼以后由LED顯示器顯示出剛才閉合的開(kāi)關(guān)。（二） 定時(shí)電路由秒脈沖

10、產(chǎn)生電路NE555，同步計(jì)數(shù)器74LS192組成。1、對(duì)于秒脈沖電路，555構(gòu)成的多諧振蕩器作為秒脈沖發(fā)生器2、74LS192構(gòu)成的三十進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)器74LS192是十進(jìn)制可編程同步加/減計(jì)數(shù)器，采用8421碼二-十進(jìn)制編碼，并具有直接清零，置數(shù)，加/減計(jì)數(shù)功能。（三） 對(duì)于秒脈沖電路，555構(gòu)成的多諧振蕩器作為秒脈沖發(fā)生器控制電路和報(bào)警電路：1、控制電路控制電路的主要功能為1) 主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。 2) 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，發(fā)光二極管亮燈，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。3) 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，二極管發(fā)光，同時(shí)定時(shí)電路停

11、止工作。控制電路由開(kāi)關(guān)，74LS03與非門(mén)。7474LS04非門(mén)以及74LS20四輸入與非門(mén)構(gòu)成。將各個(gè)子電路有機(jī)的組合在一起并且實(shí)現(xiàn)其既定的功能。2、報(bào)警電路本設(shè)計(jì)的報(bào)警電路設(shè)計(jì)的比較簡(jiǎn)單，僅僅由一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，當(dāng)30秒倒計(jì)時(shí)完畢。并且無(wú)人搶答時(shí)。發(fā)光二極管發(fā)光以示報(bào)警。在實(shí)際使用過(guò)程中。實(shí)際使用過(guò)程中，建議使用555觸發(fā)器構(gòu)成蜂鳴器報(bào)警，或者使用音樂(lè)芯片。由報(bào)警控制信號(hào)觸發(fā)，并且由此引發(fā)報(bào)警。其中555觸發(fā)器構(gòu)成的蜂鳴器的原理電路圖與秒脈沖電路基本相同。僅為通過(guò)改變R1，R2的阻值達(dá)到改變脈沖頻率。達(dá)到實(shí)現(xiàn)蜂鳴的效果。研究方法：本課題主要利用單片機(jī)及Protel 99se進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。具體方法步驟：1、查看相關(guān)的期刊資料，設(shè)計(jì)流程；2、利用計(jì)算機(jī)編寫(xiě)程序；3、分析結(jié)果，得出結(jié)論。完成期限和采取的主要措施：將于2012年5月初完成論文，并將采取以下主要措施：1、2010年12月完成開(kāi)題報(bào)告；2、2011年3月至4月完成畢業(yè)論文初稿；3、2011年5月中旬，論文修改定稿，完成論文答辯主要參考資料：1、康華光 編<<電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分>>,北京 高等教育出版社,2006年1月第5版.2、肖景和 編CMO