一、課程設(shè)計的目的與要求

　　通過八路數(shù)字搶答器的設(shè)計實驗，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)實驗，掌握組合電路、時序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設(shè)計方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、觸發(fā)器、計數(shù)器、單脈沖觸發(fā)器、555電路、譯碼/驅(qū)動電路的應(yīng)用方法，熟悉掌握時序電路的設(shè)計方法。達到數(shù)字實驗課程大綱所要求掌握的基本內(nèi)容。

　　在許多比賽活動中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺搶答器，通過數(shù)顯、燈光或音響等多種手段指示出第一搶答者。

　?。?）設(shè)計制作一個可容納8組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)置一個搶答按鈕供搶答者使用。

　?。?）電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。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，同時指示燈（發(fā)光二極管）亮。此時，電路應(yīng)具備自鎖存功能，使別組的搶答開關(guān)不起作用。

　?。?）若超時仍無人搶答，則報警指示燈熄滅。

　　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，用機械開關(guān)按鈕作為控制開關(guān)，完成搶答輸入信號的觸發(fā)。該方案的特點是中小規(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。它由主體電路和擴展電路組成。主體電路完成基本搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動搶答鍵時，能顯示選手編號，同時封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答功能，報警功能等。

　　方案二：采用STC89C52單片機作為控制中心，搶答器可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。

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

　　方案選擇：

　　雖然單片機具有很靈活的編程性，但由于我們還沒開設(shè)單片機的學(xué)習(xí)，我們對其不能熟練操作，而且數(shù)字電路的制作方案比較容易實現(xiàn)并且原理方面比較簡單，所以我們選擇了方案一，運用所學(xué)數(shù)電及其相關(guān)知識解決相關(guān)問題。

　　三、原理設(shè)計

　　3.1 總體方案設(shè)計

　　3.1.1 設(shè)計思路

　　本題的根本任務(wù)是準(zhǔn)確判斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。實現(xiàn)這一功能可選擇使用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號之后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號無效。同時還必須注意，第一搶答信號應(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。

　　在主持人沒有按下開始搶答按鈕前，參賽者的搶答開關(guān)無效；當(dāng)主持人按下開始搶答按鈕后，開始進行8秒倒計時，此時，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)計時時間到，仍無組別搶答，則計時指示燈滅表示“時間已到”，主持人清零后開始新一輪搶答。

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