三路简易抢答器

郑州科技学院

《模拟电子技术》课程设计

题目三路简易抢答器

姓名

班级

学号

学院电气工程学院

指导教师张老师

完成时间 2012/11/1

目录

第一章设计目的 (3)

第二章抢答器的设计要求 (3)

第三章三路抢答器的设计方案与论证 (4)

第四章设计原理和功能说明 (5)

第五章单元电路设计 (6)

第六章硬件的制作与调试 (9)

第七章总结 (9)

主要参考文献 (10)

附录1：总体电路原理图 (10)

附录2：元件清单 (11)

第一章设计目的

一了解并熟练掌握电路设计的方法及过程。

二了解抢答器的组成及工作原理。

三掌握查阅文献的方法

四掌握与电路设计有关软件的使用。

五学会整理和总结设计文档报告。

第二章抢答器的设计要求

一了解并熟练掌握电路设计的方法及过程。

二每路设置一个抢答按钮，供抢答者使用。

三在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮，显示电路显示抢答者的组别，同时扬声器发出双音，音响持续3～5s。四电路应具备自锁功能，一旦有人事先抢答，其它开关不起作用。

第三章三路抢答器的设计方案与论证

抢答器是一种常用的电子新产品，其设计方案多种多样。通过查找文献，综合三种常用电路的优缺点评比，最后确定最终方案。

一．方案一：

综合评定：

优点：电路简单，原理清晰

缺点：该抢答器用了一组常开接点和一组转换接点，继电器接点动作虽然很快，但动作完成依然需要一定的时间，通常以ms计，但依电路，我们在按下SB的同时，线圈K得电，K-1,K-2两组接点同时开始动作，在K-1动作过程中，其动静触头闭合尚未到位时，K-2已将电源切断，使K断电，因此不能实现吸合自保。

改进方法：

作为改进，可将每只继电器上并连一只小电容，这样，当继电器转换接点切断电源时，由于继电器的转换电压是吸合电压的，电解电容的电压可维持继电器继续吸合短暂时间，使常开接点动作闭合到位，实现自保。只是必须要求电容的充电电压达到吸合电压，同时，按继电器的时间不能太短。

二．方案二

综合评定：

优点：电路清晰，逻辑完善，电路可行

缺点：继电器所用接点较多，在连接线路是容易产生混乱

三．方案三

综合评定：优点：电路逻辑功能清晰，制作简便

不选的理由：继电器市场价格过高，并且用于抢答器的设计，体积过于庞大，在复位时，在电磁铁的吸和作用下，继电器会发出金属交碰个声音，成为噪音，甚至会有电火花的产生

四、最终方案

方案确立后，在我和小组成员交流的过程中，他们都指出：继电器市场价格昂贵，用于抢答器的设计有点大材小用，建议我试试别的器件。的确，价格因素确实被

我忽略了，并且通过我在查资料过程中对继电器的进一步了解，我又发现了继电器的其他缺点：用于抢答器的设计，体积过于庞大，在复位时，在电磁铁的吸和作用下，继电器会发出金属交碰个声音，成为噪音，甚至会有电火花的产生。那就只有将继电器换掉了，可换成什么呢？这成了我们思索的的要点。 这时小组成员想起了在查资料时所介绍的可控硅，以及可控硅的独特特性：能够以小电流控制大电流，当阳极接反向电压，或者当阳极接正向电压而控制极不接电压时，他都不会导通，只有阳极和控制极同时接正向电压时，它才导通，一旦导通，控制极便失去了他的控制作用。正好是一种开关特性，那能不能用于控制抢答器的互锁呢？想到就做，我马上找来了更为详细的可控硅的控制原理以及具体参数，参照继电器的控制电路另行设计了一款控制电路，经过几番修改以及参照另外的可控硅控制电路而确定了最终方案。

最终方案依然具有功能清晰，电路简易，制作方便的特点，并且可控硅本身动作快，反应时间短，寿命长，可靠性好，而且售价也不是很高，因此比按确定了它的最终方案。

第四章 设计原理和功能说明

本题的根本任务是判断出第一抢答者的信号，并使其他强答者按键无效。本图采用单向可控硅控制电路。可控硅有其独特特性：当阳极接反向电压，或者不加电压时，它都不导通，而阳极和控制极都接正向电压时，它就会变成导通状态，一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用。因此，当第一抢答者按下按键，可控硅VS 触发导通，相应指示灯亮，震荡器工作，扬声器发生，同时由于VD1，VD2导通，使电路中A ，B 两点电位很接近，此时其他按键再按下时，已没有足够的触发电压使未导通的可控硅导通。竟答结束后，主持人断开开关S ，复位，即可进入下一次抢答。

图4.1 电路组成原理框图

第五章单元电路设计

将电路分为三部分：电源部分，抢答部分，响铃部分。

第一节电源部分

本电路采用两套电源系统，可根据实际情况，具体选择。

如果现场拥有固定电源，可采用电源甲，将双掷开关扳到甲面，交流~直流转换电源电路图如下：

第二节抢答部分

抢答部分的电路采用可控硅控制电路。并利用可控硅的独特特性：：能够以小电流控制大电流，当阳极接反向电压，或者当阳极接正向电压而控制极不接电压时，他都不会导通，只有阳极和控制极同时接正向电压时，它才导通，一旦导通，控制极便失去了他的控制作用。

在电路中，当复位开关闭合时，由R1,R2的分压作用，使A点的电压保持在2.4V，此时，当其中一名选手按下抢答开关，相应可控硅的控制端接正向电压，可控硅导通，电灯发亮，扬声器发声，因为电路导通，二极管的钳位作用，使得B点的电压保持在2.1V,因为A,B两点电压十分接近，所以当其他抢答开关闭合时不足以其他可控硅，锁住其他电路，其他选手抢答无效。

可控硅，又名晶闸管，可控硅从外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。螺旋式的应用较多。

可控硅有三个电极——阳极（A）阴极（C）和控制极（G）。它有管芯是P 型导体和N 型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN 结。

可控硅和只有一个PN 结的硅整流二极度管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引用，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。在应用可控硅时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压

第三节响铃部分

本电路的响铃采用阻值为8欧的扬声器，利用两个三极管组成的RC振荡电路。振荡原理：要构成震荡，则需要满足两个条件：震荡平衡条件以及相位平衡条件。振荡电路的振荡频率f是由相位平衡条件决定的，即振荡电路只有在一个频率下满足相位平衡条件，这个频率f 即为RC选頻网络决定的。

第四节元件清单