完整word版CD4511NE555八路抢答器实验报告1Word下载.docx
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1。
1关于4511型数显抢答器
八路智能抢答器主要由数字优先编码电路、锁存/译码/驱动电路于一体的CD4511集成电路、数码显示电路和报警电路组成。
优先编码电路、CD4511集成电路将参赛队的输入信号在数码显示管上输出，用报警电路对时间进行严格控制,这样就构成了八路智能抢答器电路。
八路数字抢答器电路包括抢答，编码,优先,锁存，数显，复位及抢答键。
抢答器数字优先编码电路由D1—D12组成，实现数字的编码。
CD4511是一块含BCD-7段锁存/译码/驱动电路于一体的集成电路。
抢答器报警电路由NE555接成音多谐振荡器构成。
抢答器数码显示电路由数码管组成，输入的BCD码自动地由CD4511内部电路译码成十进制数在数码管上显示.
1.2选题的目的和意义
通过这次课程设计，让我了解到了八路智能抢答器的结构组成和工作原理,同时了解焊接的方法和技巧。
1.3课题研究的内容
八路智能抢答器是采用了CD4511集成芯片来实现功能要求的,在抢答过程中，每个选手都有一个抢答按钮。
在主持人按下复位键宣布抢答开始的时候，选手就开始进行抢答，在指定时间内选手进行抢答,数码显示屏上会显示最先抢答选手的编号。
如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的编号，扬声器持续发生。
主持人可按复位键，新一轮抢答开始。
第2章抢答器的系统概述
2。
1系统的主要功能简介
4511型八路数显抢答器的主要功能有如下三点：
可同时供8名选手参加比赛，其相应的编码分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。
给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。
3.抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号。
2抢答器的工作过程
1、开始上电之后，主持人按复位键，抢答开始。
如有选手按下抢答键，报警电路会发出讯响声,并且数码显示电路上会显示成功抢答的选手的编号。
2、当有选手抢答成功之后，系统就进行了优先锁存,其他抢答选手抢答无效。
3、如果主持人未按下复位键，而有人按了抢答按键，此次抢答无效，只有当主持人按下了复位键，选手才能进行顺利抢答。
总而言之，本课题利用简单逻辑数字电路设计了智能抢答器，该抢答器具有基本的强大功能，提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本,但是此抢答器功能还不够强大，还有很多功能无法实现，需要我们继续学习和研究。
第3章抢答器的单元电路设计
八路智能抢答器主要由数字编码电路、译码\优先\锁存驱动电路、数码显示电路和报警电路组成。
现简单介绍八路智能抢答器设计中的各单元电路的设计的情况。
3.1抢答器设计中的数字编码电路
参考电路如图3-1所示,S1-S8组成1—8路抢答器，D1—D12组成数字编码器。
该电路完成的功能是：
通过编码二极管编成BCD码，将高电平加到CD4511所对应的输入端.从CD4511的引脚可以看出，引脚6，2，1,7分别为BCD码的D、C、B、A位（D这高位，A为低位，即D、C、B、A分别代表BCD码8、4、2、1位）。
工作过程：
当电路上电，主持人按下复位键，选手就可以开始抢答。
当选手1按下S1抢答键,高电平通过编码二极管D1加到CD4511集成芯片的7脚（A位），7脚为高电平，1、2、6脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0001"
;
当选手2按下S2抢答键，高电平通过编码二极管D2加到CD4511集成芯片的1脚（B位），1脚为高电平，2、6、7脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0010”；
当选手3按下S3抢答键，高电平通过编码二极管D3、D4加到CD4511集成芯片的1、7脚（B、A位），1、7脚为高电平，2、6脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0011"
；
当选手4按下S4抢答键，高电平通过编码二极管D5加到CD4511集成芯片的2脚（C位），2脚为高电平，1、6、7脚保持低电平,此时CD4511输入BCD码为“0100”；
当选手5按下S5抢答键，高电平通过编码二极管D6、D7加到CD4511集成芯片的2、7脚（C、A位），2、7脚为高电平，1、6脚保持低电平,此时CD4511输入BCD码为“0101”；
当选手6按下S6抢答键，高电平通过编码二极管D8、D9加到CD4511集成芯片的1、2脚（B、C位），1、2脚为高电平，6、7脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0110”；
当选手7按下S7抢答键，高电平通过编码二极管D10、D11、D12加到CD4511集成芯片的1、2、7脚（B、C、A位）,1、2、7脚为高电平,6脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0111”;
当选手8按下S8抢答键，高电平加到CD4511集成芯片的6脚（D位）,6脚为高电平，1、2、7脚保持低电平,此时CD4511输入BCD码为“1000"
。
输入的BCD码就是键的号码，并自动地由CD4511内部电路译码成十进制数在数码管上显示.
图4-1数字编码系列电路
图3—1数字编码系统电路
输入
输出
S1S2S3S4S5S6S7S8
DCBA
10000000
01000000
00100000
00010000
00001000
00000100
00000010
00000001
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
表3-1 数字编码电路功能真值表
3.2抢答器设计中的译码/优先/锁存电路
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
CD4511是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图3-2-1所示。
其中A、B、C、D为BCD码输入，a为最低位。
LT为灯测试端，加高电平时,显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。
BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐,正常显示时，B1端应加高电平。
另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9（1001）时，显示字形也自行消隐。
LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据.a~g是7段输出，可驱动共阴LED数码管。
另外，CD4511显示数“6"
时,a段消隐；
显示数“9”时,d段消隐，所以显示6、9这两个数时,字形不太美观.
（1）、CD4511的引脚图
图3—2-1CD4511的引脚图
各引脚的名称：
其中7、1、2、6分别表示BCD码的A、B、C、D位；
5、4、3分别表示LE、BI、LT；
13、12、11、10、9、15、14分别表示a、b、c、d、e、f、g;
上边的引脚表示输入，下边的引脚表示输出；
还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。
其功能介绍如下：
BI：
4脚是消隐输入控制端。
当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态,不显示数字。
LT：
3脚是测试输入端。
当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何,七段均发亮,显示“8”。
如果该端为低电平，则译码器输出全为高电平，该端拥有最高级别权限，只要它为0，既有上述现象，而与其余所有输入端状态无关。
这一功能主要用于测试目的，因此正常使用中应接高电平。
LE：
5脚是锁定控制端。
当BI、LT为1时，若该端为高电平，则加在A、B、C、D端的外部编码信息不能进入译码，所以译码器的输出状态保持不变；
当LE=0时，则A、B、C、D端的BCD码一经改变，译码器就立即输出新的译码值。
A、B、C、D:
为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：
为译码输出端，输出为高电平1有效。
（2）、译码驱动功能
编码器实现了对开关信号的编码,并以BCD码的形式输出，为了将输出的BCD码能够显示出来,需要用译码显示电路，选择常用的七段译码显示驱动器CD4511作为译码电路。
CD4511真值表如图3—2—4所示.
CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。
图3-2-4CD4511真值表
（3）、锁存优先功能
由于抢答器都是多路即须满足多位抢答者抢答要求,这就有一个先后判定的锁存优
先电路,确保第一个抢答信号锁存住。
同时数码显示并拒绝后面抢答信号的干扰。
CD4511内部电路与Q1，R7，R8，D13，D14组成的控制电路（见图3-2-5CD4511真值表）可完成这一功能.当抢答键都未按下时，因为CD4511的BCD码输入端都有接地电阻（10K）,所以BCD码的输入端为“0000"
，则CD4511的输出端a、b、c、d、e、f均为高电平，g为低电平.通过对0—9这10个数字的分析（见图4-2—5锁存优先功能电路图）可以看到，只当数字为0时,才出现d为高电平，而g为低度电平,这时Q1导通，D13、D14的阳极均为低电平，使CD4511的第5脚（即LE端）为低电平“0”，这种状态下,CD4511没有锁存而允许BCD码输入。
在抢答准备阶段，主持人会按复位键,数显为“0”态，正是这种情况下,抢答开始，当S1-S8任一键按下时，CD4511的输出端d为低电平或输出端g为高电平，这两种状态必有一个存在或都存在,迫使
CD4511的第5脚（即LE端）由0到1，反映抢答键信号的BCD码允许输入，并使CD4511的a、b、c、d、e、f、g七个输出锁存保持在LE为0时输入的BCD码的显示状态。
例如S1按下，数码管应显示1，此时仅e、f为高电平，而d为低电平，此时三极管Q1的基极亦为低电平，集电极为高电平,经D13加至CD4511第5脚（即LE端）,即LE由0—1状态，则在LE为“0”时输入给CD4511的第一个BCD码数据被判定优先而锁存，所以数码管显示对应S1送来的信号是1，S1之后的任一按键信号都不显示。
为了进行下一题的抢答，主持人需要按下复位键S9,清除锁存器内的数值，数显先是熄灭一下，再复显“0”状态,此后若S5键第一个按下,这时应立即显“5”，与此同时CD4511的输出端14脚g为高电平,10脚d为低电平，12脚b为低电平,Q1截止，并通过D14使CD4511的第4脚为高电平，此时LE呈0—1状态，于是电路判定优先锁存，后边输入的其它按键信号被封住,可见电路“优先锁存”后,任何抢答键均失去作用。
图3-2—5锁存优先功能电路图
3.3抢答器设计中的数码显示电路
共阴式LED数码管的原理图（图3—3—1数码显示管原理图），使用时，共阴极接地，7个阳极a~g由相应的BCD七段译码器来驱动。
数码管接0.5寸共阴数码管。
图3—3-1数码显示管原理图
图3-3—2数码显示管的结构图
显示字符
g
f
e
d
c
b
a
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