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2012年8月 八路抢答器 一、教学目标 二、总体设计 三、模块设计 四、电路装调 一、教学目标 1、能力目标 掌握八路抢答器的整体设计思路；认识CD4075，CD4511，MC14042，MC14532，CD4027，CD4069,CD4001等功能元件；能分析八路抢答器的状态变化。 2、知识目标 熟悉门、计数器、555、译码器编码器、数据选择器、寄存器、LED及数码显示的功能；熟悉逻辑电路、脉冲电路和数字电路的组合方法； 3、素质目标 通过综合项目实现训练学生协助能力、沟通能力、责任感； 通过项目调试培养学生行业规范和严谨的工作作风； 通过项目制作培养学生安全生产意识和成本意识。 二、总体设计 1、需求分析 2、模块确定 3、状态设计 1、需求分析 1）抢答器的应用： 竞赛中 抢答时 2）功能诉求 准确、及时 明确（显示） 区别（抢答与否） 防投机（手一直放在按钮上） 装饰功能 其他功能 3）功能性与经济性 电子产品有生产经济性和使用经济性 产品的功能越多，经济性就越高 产品的功能性与经济性应达到一个合理的比值，才是最经济的。 2、模块确定 1）回顾简易抢答器模块 抢答判别 抢答排他 抢答显示 抢答锁定 抢答状态变换（准备抢答，抢答） 2）模块的整合 功能模块具有一定的重复性。 例如：锁定与排他，可以用同一电路完成。 锁定现在的抢答者的时候，也就是不让其他的抢答信号能干扰到这个抢答者的信号。 3）特殊功能 显示1-8 8进制一般在0-7，而生活中我们习惯看到1-8所以应将0-7改成1-8显示。 4）参考模块 状态控制模块 音频产生模块 抢答模块 锁存模块 显示模块 显示8模块 音频输出模块 3、抢答器状态设计 状态设计就是将具体的功能分为不同的状态，每种状态对应相应的时间变化情况。这样在分好状态的情况下，每种状态可以单独设计，互不干扰。可以使设计简化。 例如：流水灯电路中，可以设定两种情况：单灯右移、逐个点亮右移。 将单灯右移设置为0状态，逐个点亮右移设置为1状态 这样就可以单独设计单灯右移电路，和逐个点亮右移电路。如图： 而状态控制交给触发器来完成。如图： 实际上就是Q输出为0时是单灯右移，Q输出为1时是逐个点亮右移。如图： 违规抢答 是为了杜绝选手一直将手放在抢答器上，只要一开始就会自动形成抢答。根据功能要求分析，这个时候应该显示选手编号，并发出声音。 正确抢答 是抢答正确完成的标识。根据功能要求分析，这个时候应该显示选手的编号，并发出与违规抢答不同的声音。 1）状态分析 准备： 是为了抢答的需要，在这种状态抢答会形成违规抢答。根据功能要求分析，这个时候应该不显示任何选手的编号，同时不发出声音。 抢答开始 是为正确抢答做准备，在这种状态抢答能正确抢答。根据功能要求分析，这个时候也应该不显示任何选手的编号，同时不发出声音。为了和上一种状态区别，可以增加一标识性的显示，例如增加一个发光二极管，在这种情况下发光。 2）设计思路 四个状态，可分别命名为S0，S1，S2，S3。如果以S0表示准备状态、以S1表示抢答开始、以S2表示违规抢答、以S3表示正确抢答，则其状态间的转换关系如下： S0至S1：由主持人开关控制。 S1至S3：有人抢答。 S0至S2：有人抢答。 S3至S0：由主持人开关控制。 S2至S0：由主持人开关控制。 状态图如下： 3）状态选择 当状态数确定后，将进行状态的选择，也就是用一组二进制数来表示该状态，并对该状态具体使用哪个二进制数进行确定，进行状态选择的目的是为了使设计简化。 在我们这个项目里面，因为是4个状态，所以用两位二进制表示就可以了。因为需要的二进制位数越少，所使用的状态控制器件就越少，就越节约元器件资源。 四位二进制数分别是00，01，10，11。使用哪个数对应哪个状态，主要是使设计能够得到简化，状态转换时变化的二进制数少。根据这个原则，我们确定S0=00，S1=01，S2=10，S3=11。这样，除了S3至S0变化时以外，其它情况下都只有1位二进制数发生了变化。 三、模块设计 1、状态控制模块 2、音频产生模块 3、抢答模块 4、锁存模块 5、显示模块 6、显示8模块 7、音频输出模块 1、状态控制模块 1）需完成的功能 当转换条件发生时，能完成状态转换。 2）元件的选择 因为状态转换条件不涉及时间条件，所以选用RS触发器，带RS端的JK触发器、D触发器完成。 参考元件CD4027 3）电路设计 当准备时，Q1, Q0 为00。即主持人按下复位轻触开关后，状态应该是00。 当抢答开始时，Q1, Q0为01。即主持人按下开始轻触开关后，状态是01。即只有Q0状态改变，Q1不变 当违规抢答时，Q1,