四人抢答器 课程设计.doc

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1、目录第一章绪论1．1课题研究背景…………………………………2 1．2课题方案讨论…………………………………2 1．3课题研究内容…………………………………6第二章抢答器的系统概述 2．1抢答器的主要功能简介………………………6 2．1抢答器的工作原理简介………………………6 2．3抢答器的系统需求分析………………………7 2．4抢答器的工作流程……………………………7第三章选定设计方案的单元电路相关分析 3．174LS175集成芯片的电路分析………………9 3．274LS20集成芯片的电路分析………………11 3．374LS00集成芯片的电路分析………………12 3．4555集成

2、芯片的电路分析……………………13 3．5元件清单………………………………………14第四章抢答器的电路设计图4．1工作原理图……………………………………17 4．2面包板接线图…………………………………17 4．3电路成品图书馆………………………………17第五章心得体会………………………………………18-19-一、绪论1.课题研究背景随着我国经济和文化事业的发展，在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛、评选优胜，选拔人才之类的活动愈加频繁。在很多竞争场要求有快速公正的竞争裁决，例如：证劵、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观

3、众极大的兴趣。但是、在竞赛中往往是多个选手一起，分为几个小组参加比赛，针对主持人提出的问题各竞赛小组进行抢答，而抢答环节就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员功能、实现其比赛公平、公正的规则。智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只是由几个三极管、可控硅、发光管等器件组成的，能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数智能抢答器都由单片机或数字集成电路构成的，并且新增了许多功能，如选手号码显示，抢按前或抢按后的计时，选手得分显示等功能。随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、智能化的方向发展，这就必然提高

4、了智能抢答器的制造成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器肯定很有市场。2.课题方案讨论四路数字抢答器电路包括抢答，编码，优先，锁存，数显，复位及报警电路。根据本次设计要求，我们先后设计出七种方案。方案一：继电器抢答器。继电器实现四人抢答器设计，其电路要求相关方面知识过于简单、方案简而易行，方案电路中存在许多不足，而且成本相对于TTL与COMS相比成本较高，总体体积较大。方案二：模电抢答器。模电实现四人抢答器设计，成本过高，控制起来与精确度不高，电路存在操作上的弊端。（如图1-1所示）-19-图1-1模拟电路抢答器方案三：CMOS抢答器。CMOS是金

5、属-氧化物-半导体结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC。CMOS-19-电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，CMOS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。CMOS器件不用的输入端必须连到高电平或低电平,这是因为CMOS是高输入阻抗器件,理想状态是没有输入电流的.如果不用的输入引脚悬空,很容易感应到干扰信号,影响芯片的逻辑运行,甚至静电积累永久性的击穿这

6、个输入端,造成芯片失效.(如图1-1所示)图1-1CMOS抢答器电路图方案四：TTL与非门抢答器。TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写（Transister-Transister-Logic-19-），是数字集成电路的一大门类。它采用双极型工艺制造，、具有高速度低功耗和品种多等特点。TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。TTL数字电路实现四人抢答器设计针对性强、兼顾实用、可靠性高，经济成本合理；可以发挥个人设计思路、检验我们数

7、字电路所学知识的掌握能力，锻炼、提高我们的设计动手能力，但是相比方案七实现四人抢答器设计在操作、实施、成本方面都略为逊色。图1-2TTL抢答器电路图-19-方案五：PLC抢答器。PLC可以实现四人抢答器设计，容易操作、稳定性高、编程简单，而且我们也学习过相关方面的PLC知识、但是PLC费用较高。方案六：单片机抢答。单片机也可以实现四人抢答器设计，但是单片机相关方面知识我们并未学习、编程难度较大，而且单片机费用也较高。方案七：本次设计选定方案。综上所述：采用数字电路实现四人抢答器，