四路抢答器的优化设计

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数字四路抢答器设计方案

数字四路抢答器设计方案

数字四路抢答器设计方案介绍数字四路抢答器是一种常用于教育培训、比赛答题等场合的设备,其作用是指示哪个参赛者按下按钮抢答、以及谁率先抢答成功。

本文档将介绍数字四路抢答器的设计方案。

设计背景基于教育和比赛的需要,越来越多的场合需要使用抢答器来提高效率和公正性。

而数字化的抢答器相比于传统的机械式抢答器具有更高的精度和易用性,因此在市场上越来越受欢迎。

数字四路抢答器是一种常见的数字化抢答器,其能够为教师、裁判提供一种简单、准确、实用的抢答解决方案。

设计思路数字四路抢答器主要由以下部分组成:按钮、指示器、控制器。

具体的设计思路如下:按钮数字四路抢答器需要配备四个按钮,分别对应四个参赛者。

当任意一个参赛者按下按钮后,系统会进行响应,并指示哪个参赛者按下了按钮。

指示器数字四路抢答器需要配备一个指示器,用于指示哪个参赛者率先抢答成功。

指示器可以是LED灯、端口提示音等。

控制器数字四路抢答器需要配备一个控制器,用于控制按钮、指示器等功能的运行。

控制器可以使用单片机、传感器等元件来实现。

通过单片机的编程,可以实现响应按键事件、控制指示灯等功能。

设计要点设计数字四路抢答器的过程中,需注意以下关键点:稳定性抢答系统的稳定性是其最基本的设计要求之一。

在使用过程中,系统必须极具稳定性、可靠性,确保不会出现不必要的故障和错误。

在设计过程中,需要对抢答系统进行充分测试和优化,以保证其高效运行。

实用性数字四路抢答器的实用性是设计的另一项重要目标。

系统需要具备直观、简单、易操作等特点,确保教师、裁判能够方便地使用抢答器。

此外,系统还需要具有较高的适应性,可以扩展适应不同场合。

硬件选型在设计数字四路抢答器时,硬件选型将起到决定性作用。

对于不同的应用场合,不同的硬件选型将产生不同的效果。

因此,在进行硬件选型时,需要充分考虑到项目的实际需求和预算等因素。

设计实现数字四路抢答器的设计实现可以采用以下步骤:1.选用合适的硬件元件,如单片机、开发板、LED灯、按键、电源等。

4路抢答器课程设计报告

4路抢答器课程设计报告

4路抢答器课程设计报告课程设计报告:4路抢答器一、设计背景和目标抢答器是一种常见的教学装置,用于增强学生参与课堂互动和竞争的积极性。

为了提高现有抢答器的性能和功能,本次设计决定设计一款4路抢答器,以满足现代教育教学的需求。

本设计旨在通过增加抢答器的路数,提高课堂互动和竞争的效果,促进学生参与讨论和思考,培养学生的团队合作和竞争精神。

二、需求分析1.提高路数:既有的抢答器系统只能支持单一路数,不利于多个学生同时参与抢答活动,因此设计4路抢答器,以支持更多学生参与抢答。

2.精准识别:抢答器需要准确识别学生按下按钮的时间顺序,并显示该学生抢答的排名,以减少争议和纠纷。

3.考虑后续扩展:设计的抢答器具备一定的可扩展性,以满足未来可能增加的路数需求。

4.易于使用:抢答器的使用应简单方便,对教师和学生来说操作简单、直观。

三、系统设计1.硬件部分:抢答器由中控主机和多个答题器组成。

中控主机负责控制答题器的启动、暂停和排名显示,答题器则用于学生参与抢答。

中控主机需要具备多路输入和输出接口,以支持多个答题器的同时工作。

2.软件部分:中控主机需要具备按键扫描、计时、显示学生抢答排名等功能。

答题器则需要具备按键输入和与中控主机的通信功能。

四、应用场景本款4路抢答器适用于中小学课堂教学。

教师可以通过抢答器让学生在课堂上积极回答问题,增强学生对知识点的理解和记忆。

在团队竞赛中,抢答器也可以作为评分工具,用于记录团队的答题水平。

五、教学效果和可操作性评价1.教学效果:抢答器可以增强学生的参与度和互动性,培养学生的团队合作和竞争精神,促进学生思考和讨论,提高教学效果。

2.可操作性评价:抢答器的设计考虑到了简单方便的操作,教师和学生只需按下按钮即可完成相应操作,无需复杂的设置和操作过程,易于上手和使用。

六、结论本次设计的4路抢答器满足了现代教育教学的需求,提高了学生参与度和互动性。

通过抢答竞赛,可以培养学生的竞争意识和思考能力。

四路抢答器的优化设计

四路抢答器的优化设计

四路抢答器的优化设计作者:郭维家及冲冲蒋积超费冬妹来源:《数字技术与应用》2013年第11期摘要:本着实用简约的原则,对传统4路抢答器的设计进行了综合考查后提出了如下的改进措施:用高度精简的电路同时实现了时钟电路,锁存电路,启动,复位操作,用它代替了独立起作用的时钟电路,锁存电路,抢答开始及复位电路以达到优化的目的。

关键词:时钟锁存复位同步约束项译码触发器中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)11-0134-02传统抢答器的设计大体上有以下几种方法:利用PLC设计抢答器[1,2],很显然这种设计方法成本太高。

采用FPGA现场可编程技术[3],使用这种方法,避免了硬件电路的焊接与调试,增强了系统的灵活性,这种实现方式对编程的要求高。

采用与非门、D触发器、可控硅、接触器等元器件设计4路抢答器[4],设计方法切实可行、成本较低,但是电路结构略显复杂。

针对上述电路的不足,借助于electronic workbench 5.12这一仿真软件,提出其优化设计,与读者共享。

整个电路如图1所示。

(赛场中设有1个裁判台,4个参赛台。

裁判台的按钮对应了“SPACE”键。

4个参赛台分别为1号、2号、3号、4号参赛台,它们分别对应了图1中四个抢答键A,S,D,F)。

该电路主要由3部分组成:第一部分:时钟锁存复位三合一的电路,如图2所示。

第二部分:译码电路,如图3所示。

第三部分:显示电路。

该电路(图中所有触发器均为下降沿触发,置1端高电平有效,复位端也是高电平有效)在使用之前必须先由主持人按下图1中的space键,这样做的目的是为了将左侧时钟兼锁存电路的触发器D1清零,同时使右侧的七个D触发器中D2到D7置1,而将触发器D8置0,以便让数码管显示器显示数字0,另一方面可使得在主持人未按下space键之前所有参赛者的按键动作均无效,以防止参赛者的误动作,在有人抢答后,在下次抢答前由裁判按下按钮复位以便开始下一次的抢答。

四路抢答器设计方案

四路抢答器设计方案

设计方案设计题目:四路抢答器设计与制作院系航空电子电气工程学院专业航空电子信息班级航电1301班学号201300021047姓名陈剑指导老师李雪二〇一五年10月22日一、总体设计思路(一)、设计任务与要求1、抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛,分别用4个按钮S0~S3和四个发光二极管表示。

2、设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。

3、抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在发光二极管和数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。

选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4、抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒)。

当主持人启动"开始"键后,定时器进行增计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。

5、参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。

6、如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。

(二)、四路抢答器总体方框图如下图所示为总体方框图。

其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到"清除"状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间;主持人将开关置“开始”状态,宣布"开始"抢答器工作。

定时器倒计时,扬声器给出声响提示。

选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。

当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。

如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。

总体设计框图二、设计方法和技术来源路线1、熟悉掌握单片机开发流程2、根据要求查阅资料,完成硬件电路图的设计3、软件流程图设计,编写软件程序4、进行软硬件仿真测试5、请教指导老师、帮助解决出现的问题和困难6、完善电路,使电路性能达到设计要求三、设计需要的工具设备1、笔记本电脑2、Office办公元件、keil软件、potues软件、Altium Designer软件3、单片机开发板一块4、万用表四、成果理想效果系统框图、硬件电路图、仿真图、程序,硬件调试成功五、依据技术规范或标准设计方案严格按照国家关于电子产品的设计,电子产品工艺、节能环保等标准设计。

四路数字抢答器课程设计

四路数字抢答器课程设计

四路数字抢答器课程设计四路数字抢答器是一种在教学活动中广泛使用的设备,它不仅可以增加课堂的趣味性,还能提高学生的参与度和思考能力。

本文将详细介绍四路数字抢答器的设计原理、功能特点以及在教学中的应用。

四路数字抢答器是由四个独立的按钮组成,每个按钮上的数字代表一个选项或答案。

在教学中,老师可以设定问题或选择题,并通过按下相应的按钮来抢答。

系统会根据按钮的先后顺序确定回答问题的学生,并显示正确答案或给出相应的提示,以便进行评价和讲解。

四路数字抢答器的设计原理是基于无线通信技术。

设备通过无线信号与接收器进行信息传输,实现快速、准确的答题抢答功能。

同时,它还具备多个功能键,如开始、结束、重置等,在教学中提供了更多的操作便利。

四路数字抢答器具有多种功能特点,首先是全自动抢答,无需手动记录答题顺序,减少出错率。

其次,它支持多人同时抢答,可以满足大班级或团队竞赛的需求。

此外,抢答器还可以通过显示屏实时显示抢答结果,让学生们能够清晰地了解自己的答题情况。

在教学中,四路数字抢答器具有广泛的应用价值。

首先,它可以用于课堂互动环节,激发学生的学习兴趣和积极性。

教师可以设计各类问题,如知识点回顾、思考题、快速测验等,引导学生积极思考并主动参与。

其次,抢答器可以用于小组竞赛,增加学生之间的协作和竞争,培养他们的团队合作精神。

最后,它还可以用于考试复习,通过模拟考试环节,测试学生对知识点掌握的程度,发现并弥补薄弱环节。

总之,四路数字抢答器作为一种先进的教学辅助工具,不仅可以提高教学效果,还能增加课堂的趣味性。

教师在应用抢答器时,需要根据不同的教学目的和教学内容,灵活运用,借助抢答器的功能特点,提高教学质量,激发学生的学习兴趣和积极性。

同时,抢答器也需要与其他教学手段相结合,形成多样化的教学模式,使教育教学更加丰富多彩。

四路抢答器的优化设计的几点建议

四路抢答器的优化设计的几点建议

段数码管 , 则输 出端就有七个输 出点, 同时输 出端还要有一个红灯 、 绿灯 、 蜂鸣器, 这要有三个输出点, 那么输 出端 共有 十个输 出点, 然后用通信 电缆 将十个输 出端进行连接便构成了 P L C 的配置 。 P L C 设计四路抢答器的硬件设 计有输入 、 输 出、 C P U, 还包括 编程器 、 通信接 口等。P L C进行 的四路抢答器 的控制按钮先是通过输入继 电器 , 然 后 经 过 它 的常 开 触 点 进 行 实 现 , 抢 答 锁 存 是 通 过 中 间 继 电器 , 然 后 通 过 它 的触点进行实现, 剩下的七段 数码管 显示 以及蜂 鸣器都是通过输 出继 电器 线圈进行实现。 选手在进行抢答环节时, 当第 ~位选手按 下按钮时 , 会触到 显示器,那么显示器就会 显示 出该选手 的编号 以及他 按下按钮的时间, 此 时其他选手 的按钮 都失效 , 显示 器一直显示着第 一位选手的资料 , 最后经 过主持人按下清 零按钮 则可进行新一轮 的抢答 。 三、 通过分析, 做 出 比较 , 并 提 出建 议 1 . 数字 电路设 计的四路抢答 器, 主要 是在硬件 电路上进 行的 , 可 以通 过E WP软件以及 P ROT E L软件进行模拟或是仿真, 且 根据所设计出来的 模板 去安装和调试 。 虽然此种设计具有可靠 性, 也有一定的稳定性, 但 是在 设 计 的过 程 中 , 以及 最 后 进 行 调 试 都 是 有 一 定 的 难 度 的 。 2 . P L C编程设计 的四路抢答 器, 不仅具有可靠性, 还具有防干扰性 , 其 在 使用的过程 中也是非常完善 的, 它 的编程也不是很难 , 比较容 易设计, 安 装相 当简单 , 使用者运 用起来较为灵动 , 因此此 四路抢答 器得到许多 领域 的青 睐。 在设计过程中, 通过软件编程来 实现各个功能 , 比起数字 电路四路 抢答 器较为简单 , 安装较为便捷 , 仅仅依靠简便的编程和设计就 可以实现 。 3 . 在 数 字 电路 设 计 的 四 路 抢 答 器 中 , 若 是要增加抢 答路线 , 就 需 要 花 费很 多时间, 以及需要耗费很大的工程 。因为数字 电路设计 的四路抢答 器 的电路本身就 比较复杂 , 那么再增加 电路的话, 改动需要作 出很大 的改变 ,

四路抢答器(详图)

四路抢答器(详图)

目录一、实验目的 (3)二、设计要求与内容 (3)三、设计原理3.1总体设计方案 (3)3.1.1设计思路 (3)3.1.2总电路框图 (3)3.2各模块设计方案及原理3.2.1抢答器 (3)3.2.2计时器 (5)四、电路仿真4.1倒计时电路 (6)4.2抢答器 (6)五、实验结果与析 (7)六、主要元器件 (8)七、实习总结 (9)四路数字抢答器一、实验目的结合我们所学的有关电子线路课程,综合实现四路抢答器的设计。

二、设计要求与内容(1)要求实现ABCD四路抢答器的设计,每一组都具有独立的抢答按键,要求某路抢答后,其他三路抢答无效;(2)某路抢答信号到达后,指示该路已抢答的独立灯发光,发出提示音,并用数码管显示抢答的组号(以ABCD表示);(3)裁判桌上的公共通道号显示(以ABCD表示);(4)抢答时间的定时与报警,具体实现可自拟。

扩展内容:①记录某路的抢答次数或抢到得次数;②记录某路的分数;③路数的扩展。

三、设计原理及过程3.1总体设计方案3.1.1设计思路①要准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存,实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。

得到第一信号后其他组的抢答信号无效,并且第一信号在主持人发出抢答命令后才有效。

②第一信号发出后,用编码、译码及数码显示电路显示抢答者的组别,发光二极管亮。

③主持人按下抢答按钮后,开始30秒倒计时,在此时间内抢答有效,若30秒内无人抢答,主持人清零后开始新一轮抢答。

3.1.2总电路框图3.2各模块设计方案及原理3.2.1抢答电路抢答电路实现选手抢答并锁存,同时发光二极管发光,数码显示。

使用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。

该电路主要完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号(采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键无效。

工作过程:开关S 处于清除端时,RS 触发器R 、S 端均为0,使译码器74LS48的优先编码工作标志端位0,处于工作状态。

设计四路抢答器课程设计

设计四路抢答器课程设计

设计四路抢答器课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握四路抢答器的电路原理,理解并能够描述其工作过程。

2. 使学生了解抢答器中各个电子元件的功能和作用,如按钮、晶体管、继电器等。

3. 让学生掌握数字电路的基本知识,能够运用逻辑门设计简单的数字电路。

技能目标:1. 培养学生动手操作能力,能够独立完成四路抢答器的搭建和调试。

2. 提高学生的问题解决能力,能够分析并排除抢答器故障。

3. 培养学生的团队协作能力,通过小组合作完成抢答器的设计和制作。

情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术的兴趣,培养其创新意识和探索精神。

2. 培养学生严谨的科学态度,注重实践操作的安全性和准确性。

3. 增强学生的竞争意识,培养良好的比赛道德和团队精神。

课程性质:本课程为电子技术实践课程,结合理论教学,注重培养学生的动手能力和实际操作技能。

学生特点:本课程面向初中生,学生对电子技术有一定的基础,好奇心强,喜欢动手操作。

教学要求:教师需提供详细的电路原理讲解,指导学生动手实践,注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。

在教学过程中,关注学生的个体差异,给予个性化指导。

通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际项目中,提高其综合素养。

二、教学内容1. 电路基础知识回顾:包括电路的组成部分、电路图的识别、基本电路类型等,关联教材第二章内容。

2. 四路抢答器电路原理:详细讲解抢答器的电路构成、工作原理及各部分功能,关联教材第四章第三节。

- 按钮开关的作用与使用方法- 晶体管放大电路的原理- 继电器的工作原理及其在抢答器中的应用3. 数字电路基础:介绍与门、非门、或门等基本逻辑门的功能和应用,关联教材第五章内容。

4. 抢答器设计与制作:- 设计抢答器电路图,明确各元件连接方式- 动手搭建和调试抢答器,关联教材实验操作部分- 故障分析与排除,提高问题解决能力5. 抢答器应用与拓展:探讨抢答器在实际生活中的应用,如知识竞赛等,激发学生创新思维。

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传统抢答器 的设计大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上有 以下几种方法 : 利用P L C 设计抢答 以 , D1 端仍然为低 电平 , 触发器D2  ̄ I J D 8 这7 个触 发器 的时钟信号
器【 1 , 2 ] , 很显然这种设计方法成本太高 。 采用 F P G A现 场 可 编 程 技 术 均无效 , 抢答 电器 因此被锁定 。 在主持 人按 下s p a c e 键后, 触发器D1 B 】 使用这种方法 , 避免了硬件 电路的焊接与调 试 , 增强了系统的灵 被清零, 其 端为高 电平 , 当有人抢 答时 , 或非f ] NO R1 送出的低 电
3显 示 电路
显示 电路就是一个七段数码管显示器 。
1时钟兼锁存及复位电路
4抢答器的优点
锁存原理 : 抢答开始前 , 不论 是否有人抢笞 , 接到7 段数码管显 本文所设计的4 四路抢答器的优点在于电路简单, 重要的是其 示器 的所有的触发器均没有时钟信号( 在无人抢答时不必提供时钟 能分辨 的最小 时间可达到1 0 0 纳秒 , 即前后相继 的两次抢答按键时 信号 ) , 因为无人抢答 时, 触发器D 1 端为低 电平 , 有 人抢答时 , 不论 间间隔只要大于l O O n s , 该 电路就能正确锁定执行抢答动作的按键 谁按 了抢答键, 触 发器D l 的时钟信号到来, 因为其输入信号D =I , 所 编号 。 关于这一点只需在E l e c t r o n i c Wo r k b e n c h 5 . 1 2 这个仿真软 件 中将图1 中的5 个开 关全换成了延时开关就可验证。 这五个开 关从 上往下 , 我们仍将 其命名为A, S , D, F 和s p a c e , 这些开关的时间设定 如表2 。 t 1 为从开始仿真到开关闭合所 经历的时间 , t 2 为从开始仿真
2译 码 电路
译码原理 : 在A S D F 的1 6 种状态 中我们只选择 1 0 0 0 , 0 1 0 0 , 0 0 1 0 , 0 0 0 1 这4 种状态 , 其它 的1 2 种状态作为约束项来处理 , 抢答器译码 电 路的逻辑状态表如表 1 所示 : 化 简后得 . a S + D, b =1 , C , d = S + D, e S, f = F, g 从而得到图3 中的译码电路。 图3 中的 a O e { 安 键的作用不再赘述 。

活性 , 这种实现方式对编程 的要 求高。 采用 与非门、 D 触 发器 、 可控 硅、 接触器等元器件设计4 路抢答器[ 4 1 , 设计方法切实可行 、 成本较 低, 但是 电路结构略显复杂 。 针对上述 电路的不足 , 借助于e l e c t r o n i c wo r k b e n c h 5 . 1 2 这一仿真 软件 , 提 出其优化设计 , 与读者 共享 。 整个 电路如 图1 所示。 ( 赛场中设有1 个裁判 台, 4 个参赛 台。 裁判 台的按钮对应 了“ S P AC E ” 键。 4 个参赛台分别为I 号、 2 号、 3 号、 4 号参 赛台, 它们分别对应 了图1 中四个抢答键A, S , D, F ) 。 该 电路主要 由 3 部分组成 : 第一部分 : 时钟锁存复位三合一的电路 , 如图2 所示 。 第二 部分 : 译码 电路 , 如 图3 所示 。 第三部分 : 显示 电路 。 该 电路( 图中所有触发器均为下 降沿触发 , 置1 端高 电平有效 , 复位 端也是高 电平有效) 在使用之前必须先 由主持人按 下图1 中的 s p a c e 键, 这样做的 目的是为了将左侧时钟兼锁存 电路 的触 发器D1 清零 , 同时使右侧的七个D 触发器 中D 2 到D 7 置1 , 而将触发器D 8 置0 , 以便让数码管显示器显示数字0 , 另一方面可使得在主持人未按下 s p a c e 键之前所有参赛者 的按键动作 均无效, 以防止参赛者的误动 作, 在有人抢答后, 在下次抢 答前 由裁判按下按钮复位以便开始下 次的抢 答。
… …
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图1 4路优先抢答器原理 图
图 2时钟兼锁 存及复位 电路
图 3译码 电路
作者 简介: 郭维  ̄( 1 9 7 9 . 1 1 ) , 男, 硕士研 究生, 讲师, 研究方向: 动态系统智能控制。

平使 得触 发器D1 的 端为低电平 , 这个 下降沿作为触发器D 2 到D8 的时钟信号 , 从而接受参赛者的抢答。 当第一个按键动作到来时图2 中的触发器D 1 的时钟信号到来 , Q 则 由1 变成0 , 此 时译码 电路 中的 七个触发器 的时钟信号到来 , 译码 电路的输出便可到达数码管显示 器, 从而显示 按键 的用户 的编码 。 而当第二个按键信号到来时 由于 锁存电路 的触发器 的输入端始 终接高 电平, 所以Q始终为0 , 故没有 下降沿到来, 所以后边 的七个触发器没有时钟 输入 , 所以它们 的状 态不会发生变化 , 从而实现锁存。
设 计开 发


四路抢答器的优化设计
郭维家 及冲冲 蒋积超 费冬妹
( 河北联合大学迁安学院机 电与信息 系 河北迁安 0 6 4 4 0 0 )
摘 要: 本着 实用 简约的原则, 对传统4 路抢答 器的设计进 行 了综合考查后提 出了如 下的改进措 施: 用高度精 简的电路 同时实现 了时钟 电路, 锁存 电路 启动 , 复位操 作, 用它代 替 了独立起作 用的 时钟 电路, 锁存 电路, 抢答 开始及 复位 电路 以达到优 化的 目的。 关键 词: 时钟 锁存复位 同步 约 束项 译码 触发 器 中图分 类-  ̄ - : T P 3 9 1 . 9 文献标识 码: A 文 章编号 : 1 0 0 7 - 9 4 1 6 ( 2 0 1 3 ) 1 I - 0 1 3 4 — 0 2
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