一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求

　　通過(guò)八路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生回顧所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，掌握組合電路、時(shí)序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設(shè)計(jì)方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、單脈沖觸發(fā)器、555電路、譯碼/驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用方法，熟悉掌握時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法。達(dá)到數(shù)字實(shí)驗(yàn)課程大綱所要求掌握的基本內(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。

　　二、方案論證選擇

　　方案一：搶答器各部分采用中小規(guī)模集成數(shù)字電路，用機(jī)械開(kāi)關(guān)按鈕作為控制開(kāi)關(guān)，完成搶答輸入信號(hào)的觸發(fā)。該方案的特點(diǎn)是中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟，性能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能。它由主體電路和擴(kuò)展電路組成。主體電路完成基本搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手編號(hào)，同時(shí)封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答功能，報(bào)警功能等。

　　方案二：采用STC89C52單片機(jī)作為控制中心，搶答器可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。

　　當(dāng)主持人宣布搶答開(kāi)始的時(shí)候，按下開(kāi)始按鈕，此時(shí)電路進(jìn)入搶答狀態(tài)，選手的輸入采用了掃描式的輸入，之后把對(duì)應(yīng)的信息送往單片機(jī)，再由單片機(jī)輸出到顯示輸出電路中，此時(shí)有人第一按下相應(yīng)的搶答按鈕，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的按鈕選擇，在八段顯示器上顯示相應(yīng)的號(hào)碼，并鎖存，并禁止其他按鈕的輸入。

　　方案選擇：

　　雖然單片機(jī)具有很靈活的編程性，但由于我們還沒(méi)開(kāi)設(shè)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，我們對(duì)其不能熟練操作，而且數(shù)字電路的制作方案比較容易實(shí)現(xiàn)并且原理方面比較簡(jiǎn)單，所以我們選擇了方案一，運(yùn)用所學(xué)數(shù)電及其相關(guān)知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題。

　　三、原理設(shè)計(jì)

　　3.1 總體方案設(shè)計(jì)

　　3.1.1 設(shè)計(jì)思路

　　本題的根本任務(wù)是準(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觸發(fā)器或鎖存器等。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。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號(hào)應(yīng)該在主持人發(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組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示出組別。

　　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8秒倒計(jì)時(shí)，此時(shí)，若有組別搶答，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)組別搶答，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。

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