多人抢答器电路时序电路设计与制作 第2页
1绪论
1.1题目背景和应用
目前数字电子技术已经广泛的应用于计算机、自动控制、电子测量仪表、电视、雷达、通信等各个领域。随着集成技术的发展，尤其是中、大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透倒国民经济地各门，并将产生越来越深刻地影响。因此，数字电子技术是电类及计算机类各 专业地主要计算基础课之一，也是现代电子工程技术人员所必备地专业基础知识。采用电子设计自动化的设计方式，电子设计自动化是现代数字系统设计的基本手段，不会使用电子设计自动化就无法适应信息社会对设计人员的要求。但是，对于初学者来说，学习使用经典的基础的设计方法与手段，了解一些常用数字集成电路的基本功能，设计较小规模的数字系统，仍然是一条重要的必经之路。
1.2 国内研究发展情况
中国抢答器产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。
从什么角度分析中国抢答器产业的发展状况？以什么方式评价中国抢答器产业的发展程度？中国抢答器产业的发展定位和前景是什么？中国抢答器产业发展与当前经济热点问题关联度如何……诸如此类，都是抢答器产业发展必须面对和解决的问题——中国抢答器产业发展已到了岔口；中国抢答器产业生产企业急需选择发展方向。
中国抢答器产业发展研究报告阐述了世界抢答器产业的发展历程，分析了中国抢答器产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型抢答器产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个文度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型抢答器产业” 及替代产品的内涵。根据“新型抢答器产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国抢答器产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的抢答器产业发展进行了全面的研究。
1.3 论文研究内容
该选题可以培养我们的创新能力的动手能力，工程实践能力。对于我们了解电路设计和原理有较大的作用。该电路是设计是为智力竞赛抢答所设计，具有反应迅速，精确无误，操作简单等特点。对各个电器元件都达到合理和正确的使用。思路通过我们集体讨论和详细查阅资料。在辅导老师的帮助下分析的挑选，作出了比较清晰、实用，具有实际意义的电路设计图。在检查电路时，有对电路进行了更加严格和仔细的改进，明确的对各个元件的功能和使用范围进行核对，基本上完善了设计电路，使之具有可执行性和可操作性。
2基本元件特性和功能
2.1 电阻的概念：
导体虽然容易导电，但都对电流有阻碍作用。在相同的电压作用下，通过不同导体的电流大小不同，表示不同导体对电流的阻碍作用不同。电阻就是为了描述导体对电流阻碍作用大小而引入的物理量。
2.2 二极管的导电特性和结构：
发光二极管（LED）是用半导体材料制作的正向偏置的PN结二极管。其发光机理是当在PN结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子－空穴对）在扩散过程中复合发光，这种发射过程主要对应光的自发发射过程。按光输出的位置不同，发光二极管可分为面发射型和边发射型。
我们最常用的LED是InGaAsP /InP双异质结边发光二极管。发光二极管的发光原理同样可以用PN结的能带结构来解释。制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。由于PN结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合，而当给PN结加以正向电压时，沟区导带中的电子则可逃过PN结的势垒进入到P区一侧。于是在PN结附近稍偏于P区一边的地方，处于高能态的电子与空穴相遇时，便产生发光复合。这种发光复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的波长决定于材料的禁带宽度Eg，即
＝1.24 /eV
发光二极管具有可靠性较高，室温下连续工作时间长、光功率－电流线性度好等显著优点，而且由于此项技术已经发展得比较成熟，所以其价格非常便宜。因此在一些简易的光纤传感器的设计中，如果LED能够胜任，选用它作为光源即可大大降低整个传感器的成本。然而LED的发光机理决定了它存在着很多的不足，如输出功率小、发射角大、谱线宽、响应速度低等。因此，在一些需要功率高、调制速率快、单色性好的光源的传感器设计中，就不得不以提高成本为代价，选用其它更高性能的光源。
由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的发光二极管可发出不同波长的光。另外，有些材料由于组分和掺杂不同，例如，有的具有很复杂的能带结构，相应的还有间接跃迁辐射等，因此有各种各样的发光二极管。
2.3 基本RS触发
2.3.1基本概念
触发器是由门电路构成的时序逻辑单元，它有一个或多个输入端，两个互补输出端，分别用Q和 表示。其中Q的状态代表了触发器的状态，当Q=0时，表示触发器处于0状态；当Q=1时，表示触发器处于1状态。在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。
2.3.2触发器的特点
与门电路相比，具有两个稳定的状态0和1，在触发信号作用下，两个状态之间可以相互转换，若没有触发信号作用，触发器将保持原有的状态不变，所以说触发器具有“记忆”功能，这是门电路所没有的。
2.3.3 触发器的分类
触发器按功能分有基本RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器，
触发器按触发方式分有基本触发器、电平触发器、主从触发器、边沿触发器。
电平触发器是指触发器的状态变化不仅由触发信号控制，同时受时钟信号控制。在时钟信号高电平或低电平期间，触发器的状态才由触发信号控制。
主从触发器是指触发器在时钟信号高电平期间接收控制信号，下降沿时刻状态发生变化。
边沿触发器是指触发器只在时钟信号上升沿或下降沿时刻接收控制信号并同时状态发生变化。边沿触发器的抗干扰性能最好。
2.3.4触发器复位端和置位端的功能及使用方法
一般触发器和计数器都有复位端和置位端，分别用RD和SD（或 和 ）表示。若复位和置位信号为低电平有效，当需要直接复位（置0）时，就在 端加低电平；当需要直接置位（置1）时，就在 端加低电平。若复位和置位信号为高电平有效，当需要直接复位或置位时，只要在相应复位端RD或置位端SD加高电平信号即可。复位和置位方式又分为同步方式和异步方式：所谓同步方式，是指复位或置位信号必须与时钟信号配合才能实现相应功能。
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