電子電工課程設(shè)計(jì)-四人智力競(jìng)賽搶答器電路設(shè)計(jì)

題目：_四人智力競(jìng)賽搶答器電路設(shè)計(jì)班級(jí)：___13材成（1）班___________學(xué)號(hào)：________________姓名：______________________指導(dǎo)：__________嚴(yán)老師___________時(shí)間：__2015.6.22—2015.6.28________景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院

電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名 __班級(jí)_13材成(1)班____ 指導(dǎo)老師 嚴(yán)君美 設(shè)計(jì)課題：四人智力競(jìng)賽搶答器電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一臺(tái)可供4名選手參加比賽的競(jìng)賽搶答器，在選手搶答時(shí)，數(shù)碼顯示器會(huì)顯示選手組號(hào)，同時(shí)報(bào)警裝置（蜂鳴器）發(fā)出間歇響聲。設(shè)計(jì)要求：1、4名參賽選手，他們的編號(hào)分別為“1”“2”“3”“4”各用一個(gè)搶答按鈕，編號(hào)與參賽者的號(hào)碼相對(duì)應(yīng)，另外需要設(shè)置一個(gè)按鈕給主持人用來(lái)清零。2、搶答器應(yīng)該具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。在主持人將系統(tǒng)清零后，假如有參賽者按動(dòng)按鈕，數(shù)碼管會(huì)立即顯示出最先按下按鈕的選手編號(hào)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出間歇聲響，并且封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。選手的編號(hào)則保持到主持人清零為止。3、搶答器對(duì)搶答選手按下按鈕動(dòng)作的先后有很強(qiáng)的分辨能力，即使他們動(dòng)作的先后只相差幾毫秒，也能分辨出搶答者的優(yōu)先。4、當(dāng)4個(gè)搶答按鈕在常態(tài)時(shí)，主持人可以通過(guò)清零按鈕將數(shù)碼管變?yōu)榍辶銧顟B(tài)，直到有人使用按鈕為止。設(shè)計(jì)步驟查閱相關(guān)資料，開始撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；先給出總體方案并對(duì)工作原理進(jìn)行大致的說(shuō)明；依次對(duì)各部分分別給出單元電路，并進(jìn)行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計(jì)算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說(shuō)明；列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說(shuō)明；6、列出設(shè)計(jì)中所涉及的所有參考文獻(xiàn)資料。參考文獻(xiàn)[1]楊崢，徐磊，華榮茂.《電工、電子技術(shù)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)》第二版.中國(guó)電力出版社，2005[2]故德仁，萬(wàn)棟義.《脈沖與數(shù)字電路》第一版.高等教育出版社，1985[3]閆石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》第一版.高等教育出版社，2003[4]康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)部分》第一版.高等教育出版社，2003

目錄總體方案與原理說(shuō)明.................................1直流電源原理圖...................24D鎖存器連接原理圖.......................................3編碼器原理圖........................................4譯碼器顯示電路原理圖...........................5報(bào)警電路原理圖....................................67、總體電路原理相關(guān)說(shuō)明...............................................7總體電路原理圖...................................................8元件清單........................................910、參考文獻(xiàn).........................................................1011、設(shè)計(jì)心得體會(huì).........................….......................11PAGE121，總體方案與原理說(shuō)明在進(jìn)行智力競(jìng)賽搶答比賽時(shí)，各參賽選手考慮好后都想搶先答題，為此必須要有一個(gè)合適的設(shè)備，使主持人和觀眾了解哪位選手獲得了搶答權(quán)。為了使比賽順利進(jìn)行，需要一個(gè)能順利判斷搶答先后的設(shè)備，這就是智力競(jìng)賽搶答器。該搶答器框圖如圖1所示。圖1四路搶答器原理框圖其中，直流電源供給后續(xù)電路電源用?？梢圆捎萌思煞€(wěn)壓電源，再經(jīng)濾波提供。觸發(fā)電路：給選手提供搶答的操作，用按鈕操作的4D鎖存器實(shí)現(xiàn)，鎖存器中一旦某一個(gè)得到置位信號(hào)（搶先）同時(shí)要讓其他鎖存器鎖零，則其他選手按鈕操作失效。編碼、譯碼顯示：顯示鎖存器中已搶先的選手編號(hào)。報(bào)警電路：一旦鎖存器中有選手爭(zhēng)得搶答權(quán)，可發(fā)出聲音。使主持人和觀眾能夠了解已有選手獲得回答問(wèn)題資格。清零/復(fù)位則是主持人操作的按鈕。2，直流電源原理圖圖2直流電源原理圖直流電源原理圖設(shè)計(jì)如圖2所示，根據(jù)集成電路所用電源要求決定三端式集成穩(wěn)壓的型號(hào)，然后計(jì)算、選擇變壓器次級(jí)輸出電壓和電解電容的電量。

3、4D鎖存器連接原理圖圖34D鎖存器連接原理圖4D鎖存器的選擇。CC4042為4D鎖存器，它由4個(gè)獨(dú)立的D觸發(fā)器構(gòu)成，可以分別存入4個(gè)信號(hào)，根據(jù)搶答要求，當(dāng)某個(gè)選手優(yōu)先獲得搶答權(quán)后，要?jiǎng)儕Z其他選手的答題機(jī)會(huì)，因此一旦有一個(gè)Q=1，則使其他D輸入無(wú)效，最先搶得答題權(quán)的選手確定后，其他選手再搶答為無(wú)效。圖中S1、S2、S3、S4為四選手中操作的按鈕，S5為主持人操作的按鈕。主持人按S5（S5=0）門5輸出為1，CP=1，可以接收搶答，同時(shí)門4輸出0.一旦S1、S2、S3、S4中有一個(gè)搶先（相對(duì)于其他選手幾個(gè)毫秒）按按鈕，則相應(yīng)的觸發(fā)器置1，則們4輸出為1，S5也松開，門5輸出為0，CP=1，不再接收其他選手搶答請(qǐng)求。由Q3、Q2、Q1、Q0中給出獲搶答權(quán)選手的信息。

4、編碼器原理圖圖4編碼器原理圖如圖，其中Q3、Q2、Q1、Q0為4D鎖存器輸出，編碼器選CC4047,4兩輸入或門。其中輸出為A=Q2+Q0，B=Q1+Q2，C=Q3，D=0，當(dāng)按鈕沒有一個(gè)按下時(shí)，編碼電路不工作。我們知道編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。

譯碼器顯示電路原理圖譯碼是編碼的逆過(guò)程，在編碼時(shí)，每一種二進(jìn)制代碼，都賦予了特定的含義，即都表示了一個(gè)確定的信號(hào)或者對(duì)象。把代碼狀態(tài)的特定含義"翻譯"出來(lái)的過(guò)程叫做譯碼，實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器。譯碼器是可以將輸入二進(jìn)制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號(hào)，以表示其原來(lái)含義的電路。根據(jù)需要，輸出信號(hào)可以是脈沖，也可以是高電平或者低電平。譯碼顯示電路原理圖如圖5所示圖5譯碼器顯示電路原理圖

報(bào)警電路原理圖報(bào)警電路采用的是蜂鳴器，蜂鳴器不需要電路，只需要一個(gè)控制開關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)聲音控制功能，其連接圖如圖6所示。聲音的提示是協(xié)同數(shù)碼顯示上的字符工作的，當(dāng)主持人按下清零鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示零字符，報(bào)警電路不工作，蜂鳴器不發(fā)出聲音，只有在搶答鍵被按下時(shí)，LED才會(huì)顯示出參賽選手的編號(hào)，報(bào)警電路工作并發(fā)出聲音。圖6報(bào)警電路原理圖7、總體電路原理相關(guān)說(shuō)明總體電路由直流電源電路，觸發(fā)電路，編碼電路，譯碼電路，報(bào)警單元電路及數(shù)碼顯示電路組成，詳細(xì)見下圖7。比賽開始時(shí)，在接通直流電源后，主持人按下復(fù)位按鈕，對(duì)數(shù)碼顯示進(jìn)行清零，接下來(lái)便可以進(jìn)入搶答環(huán)節(jié)。S1,S2,S3,S4,S5分別為參賽選手與主持人的按鈕。主持人通過(guò)清零按鈕對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有清零。四個(gè)參賽選手進(jìn)行搶答，最先按下按鈕的選手，相應(yīng)的號(hào)碼就會(huì)被4D鎖存器捕捉到對(duì)應(yīng)的置位信號(hào)同時(shí)讓其他鎖存器鎖零，則其他選手按下按鈕皆為無(wú)效的操作。接下來(lái)，編碼，譯碼電路便開始工作起來(lái)，在LED顯示器里顯示已搶先獲得的選手的編號(hào)，就在同時(shí)，報(bào)警提示單元電路開始工作，發(fā)出蜂鳴聲。通過(guò)這個(gè)，主持人和觀眾就能了解到哪位參賽選手搶到答題權(quán)并進(jìn)行答題。

8、總體電路原理圖圖7總體電路原理圖

9、元件清單序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1發(fā)光二極管A964842蜂鳴器EH1013按鈕TTB54開關(guān)AZD116955鎖存器CC4042162或門74LS3237編碼器CC407118譯碼器19LED顯示器74LS47110電容C116CE470X111電容C216CE470X112電容C316CE470X113電阻R714穩(wěn)壓電源CW78L05115線圈1164與非門74LS03210，參考文獻(xiàn)[1]楊崢徐磊華榮茂.《電工、電子技術(shù)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)》第二版.中國(guó)電力出版社，2005[2]]故德仁萬(wàn)棟義.《脈沖與數(shù)字電路》第一版.高等教育出版社，1985[3]閆石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》第一版.高等教育出版社，2003[4]康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)部分》第一版.高等教育出版社，2003

10，設(shè)計(jì)心得體會(huì)在課程設(shè)計(jì)周之前，當(dāng)指導(dǎo)老師給我們發(fā)慣有課程設(shè)計(jì)有關(guān)的要求時(shí)，感覺就是一頭霧水，不知道要做什么，但是后來(lái)通過(guò)上網(wǎng)和圖書館看了一些有關(guān)課程設(shè)計(jì)的書時(shí)，才慢慢的知道自己需要做什么，通過(guò)這次電子電工課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多平時(shí)沒有掌握的知識(shí)，這是我們第一次運(yùn)用數(shù)字電路來(lái)模擬實(shí)際的物體，在這其中，對(duì)元器件有了更多的認(rèn)識(shí)，也掌握了一些繪圖軟件的基本使用方法，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考的能力，有不懂的也會(huì)借助可以利用的工具來(lái)獲得自己想要的東西。所以，我覺得課程設(shè)計(jì)對(duì)我們而言是一次很好的實(shí)踐，通過(guò)對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)每一個(gè)流程細(xì)致的思考和突破，對(duì)我們而言是一次很好的進(jìn)步，對(duì)知識(shí)能很好的掌握，對(duì)以后的專業(yè)學(xué)習(xí)也會(huì)有很大的幫助，當(dāng)然，由于自身知識(shí)的掌握有限，在這期間也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，希望在以后的學(xué)習(xí)中能夠一一解決?；贑8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放功能的嵌入式電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的氨分解率檢測(cè)系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制的電磁振動(dòng)式播種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)的WDR-01型聚氨酯導(dǎo)熱系