四路抢答器课程设计报告Word文档下载推荐.docx
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●A、B、C、D是8421BCD码输入端。
A是低位，D是高位。
i圈1cD4511的管脚排列圈：
●a～g是七段译码输出，高电平有效。
●LT是灯测试端。
当LT=0时，无论其他输入端状态如何，此时a～g全为1，LED所有段全亮。
可利用此来检查数码管的好坏。
●BI是消隐控制端。
当Bl=O，且LT=1时，a～g全为0，数码管不亮。
●LE是锁存控制端。
当LE=0时选通，LE=1时锁存。
时钟脉冲产生电路
二、设计目的
抢答器对于我们来说都不陌生，它应用于很多竞赛场合，是参赛者用来抢答的工具，真正实现先抢先答，让最先抢到的选手来回答问题。
依靠抢答器来断定抢答的先后，更好地实现公平公正的原则。
本系统可以供四名选手进行抢答，主持人使能抢答器工作后，当第一个选手按下按键时，相应的指示灯亮和蜂鸣器响，同时锁住抢答器，即其他选手按下按键不起作用，从而实现先抢先答的功能，直到主持人重新复位后方可抢答。
使用中小型集成电路和门电路设计四人抢答器。
功能：
•可同时供4名选手参加比赛，各用一个抢答按钮，按钮编号和选手的编号相对应；
•用发光二极管显示第一抢答者对应的指示灯亮；
并使其余抢答开关不起作用；
•主持人用一个控制开关，用来控制抢答器的清零和抢答开始；
•使用555定时器产生一个1KHz的周期信号作为时钟信号。
三，电路设计方案
a,无人抢答时所有的输出为零
b按下抢答按钮
c触发器翻转
d显示电路：
LED发光
e报警电路：
蜂鸣器发声
f脉冲封锁以实现优先判决
g主持人控制开关控制电路
四、电路原理图及单元电路设计及参数计算
（A）选手按键设计如图1
（B）LED显示如图2
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，特点如下：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱1.CD4511的引脚
CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。
各引脚的名称：
其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；
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。
左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。
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。
（C）时钟产生电路如图2所示
主要是由NE555定时器构成的多谐振荡器，其输出的时钟信号CLK为74LS175提供工作时钟，它产生的周期信号的频率计算公式为：
f=1/（（R9+2R10）Cln2）（Hz）
先取定R9和R10的标称值为100kΩ，根据题目所要求的输出频率算出电容值，带入数值f=1000Hz，通过公式计算可得C3=4700pF。
信号控制和报警电路如图3所示
74LS20为双四输入与非门，74LS00为四2输入与非门，当没有抢答信号输入时，PNP三极管Q1的基极为高电平，此时Q1处于截止，蜂鸣器不响，即U3B与非门的一个输入端为高电平，则CLK1时钟信号能够输入到74LS175，使其工作。
当有抢答信号输入时，相应的—Q端为低电平，则四输入与非门U2A输出为高电平，而U3A输出为低电平，则Q1导通蜂鸣器响，同时U3B将555输出的时钟信号CLK封锁，不能输入到74LS175，使其停止工作（锁存），则其他选手的抢答信号被封锁，直到主持人再次清除信号为止。
（D）编码器真值表如表4所示（其中高位D恒为0）。
输入输出
备注
D
C
B
A
d
c
b
a
x
无人答LED不亮
1
A抢答显示4
B抢答显示3
C抢答显示2
D抢答显示1
图4
由于电路工作速度很快，几乎不会出现多人同时刻抢答情况，多人同时刻抢答的结果也无效。
所以将多人同时刻抢答输入信号看成任意项。
抢答输入为高电平，用“1”表示；
无抢答输入为低电平，用“0”表示。
（E）总电路图：
五、电路的安装与测试
电路的安装
需要用到烙铁等焊接，而且做线路板的时候，许多元件会比较小，所以焊接的时候需要很细心，把每一个元件焊接到位，不能出现有些地方空焊接，所以焊接的时候要确保每个元件和电路都正确对应，焊接好以后，需要用到测试表进行测试（测试使用的仪器：
数字万用表、直流稳压电源）
电路的测试
当按下抢答按键时，对应的LED亮，同时蜂鸣器报警，而此时再按下其他抢答按键均无效，当按下复位按键后，LED熄灭，蜂鸣器不响，回到初始状态，又可进行下一轮抢答。
当按下两个或多个抢答按键的时间差很小时，偶尔会出现不止一个LED显示，出现这种情况是正常的，从本系统的设计可知，D触发器是在时钟信号的一个上升沿到来才锁存的，如果在时钟的上升沿还没到来时，已经有多个抢答按键按下时，这样多个抢答信号都被锁存，从而导致不止一个LED显示的情况。
要想解决这个问题，除非时钟信号频率无穷大，这是不可能的。
但是如果时钟信号的频率足够大，要想实现两个或两个以上抢答信号时间相差很小而被同时锁存很难做到。
总的来说，本系统基本上可以实现四人抢答器功能。
基于这种原理，我们要先确认电路原理图的可用性，设计好电路图之后，可以在仿真软件proteus上运行，如果运行没什么问题，在实际上如果焊接到位，元件也没什么问题，那么基本上制作的作品是没设么问题的，然后就可以进行焊接，还有测试，调整，四路抢答器的原理还有制作程序还是比较简单的，基本上出错的地方都比较少而且容易纠正，比如说很多人在蜂鸣器上会出现错误，以至于蜂鸣器不会响，或者数码管现实的数字不稳定，前者的话，我是去掉了连接在蜂鸣器上的电阻之后解决了问题，而后者，我是在外接了一个103电容后使电路得到稳定，从而得到了数码管上数字的正确显示。
六、小结
这次的数电课程设计是我受益匪浅，本来一直处于理论性的课程知识得到了实践性操作，提高了我的操作能力，也极大地增加了我的学习兴趣，看到自己制作的电路板，看到接好电源后正常工作的作品，很有成就感，从而觉得“实践出真知”真的很有道理，以后还要投入更大的兴趣到专业学习重，学习更多知识，提升自我的能力，还有感谢教授我专业知识的老师们！
七、参考文献
（1）《数字电子技术基础》,阎石主编,高等教育出版社，1999年
（2）《电子技术基础（数字部分）》,康华光主编，高等教育出版社,2005年
（3）《电子技术基础（数字部分）》,蔡惟铮主编，高等教育出版社,2005年
附录1（元器件清单）
附录2（设计作品实物图片）
嘉应学院电子信息工程学院
数字电子技术课程设计报告
课题名称：
四路抢答器设计报告
2011～2012学年第二学期
专业
电子信息工程
班级
102
姓名
刘景胜
学号
101100072
指导教师
龚昌来
理论设计及设计报告部分成绩（占50分）
制作部分成绩（占50分）
总成绩
2012年5月
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