数字电路课程设计Word文档格式.docx

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四、设计总结8

五、参考文献9

六致谢10

题目：

定时抢答器

摘要：

利用译码器、十进制加/减计数器等器件设计抢答器，并分辨出抢答的先后，必须解决译码器等器件可以瞬间反应。

关键词：

计时译码器

一．方案设计与论证

抢答器的组成方框图为：

图一

设计的方案有以下三种：

方案一：

用CD4511、CD4068各一个电阻，开关，三级管和二级管若干及七段显示器构成抢答电路。

本电路的控制方法是利用开关进行输入编码当按键第一次就接下时，输出由1111110变为所接下的键值的BCD编码经40688输入与门和一个三级管控制后输出CD4511第五脚使其从底电平变为高电平，从而锁住CD4511，实现枪答功能。

记数器利用两个CD40110和CD4011组合成30秒的加法记数器，此电路原理简单，制作方便，但显示不为倒计时，观看比较不直接。

方案二：

采用CD40175四D触发器，CD4511，CD4081四2输入与门各1个电阻开关，二级管若干，构成枪答器，本电路工作原理也利用开关与二级管结合做编码用。

同时在按钮按下的时候也发出一个脉冲到CD40175的CP输入端，使其输出在CP脉冲下翻转，利用四D触发器的四个（Q反）经CD4081与门后控制CD40175的CP脉冲使其电路锁住封锁按键禁止抢答。

倒计时电路采用CD4510与CD4511配合。

方案三：

由CD4043一个，电阻，二级管，开关若干组成。

CD4043是一快内部由4个高电平有效的RS触发触发器组成。

当4个输出端有其中一个被按下时，CD4023相应的输出端经三级管的编码输出到数码显示器使其显示当前按下的按钮组。

从数码显示器的b笔段引出一个公共的信号给三级管的反向接到开关的控制端，禁止抢答。

把CD4043的四个CR清零接在一起，接个电阻到地，并接一个开关到电源，按动此开关则输出清零。

电路进入下一次抢答准备。

本电路采取方案三！

二、设计原理和电路图如下

（1）抢答电路

该电路的根本任务是准确的判断出第一抢答者的信号并将其锁存。

实现这一功能可用触发器和锁存器等。

在得到第一信号后应立即将电路的输入封锁，即使其他组再次发出抢答信号也无效。

同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。

当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二级管直接指示出组别（这里我们采用LED数码管显示）。

同时用第一抢答信号控制一个音乐芯片工作，使其推动扬声器发出声响，表示该题抢答有效。

本电路用一个CD4043RS触发器和LED数码管显示器组成，可以将四位抢答者的按钮通过译码，驱动LED数码管显示器显示出他们最先抢答者的序号。

而时序控制电路的功能是当参赛选手按动抢答器时，使音乐芯片工作扬声器发声，这时抢答电路和定时电路停止工作。

图二

（2）倒计时电路

该电路的采用CD40110做为个位数计时，它是一个十进制加减法译码显示计数器。

十位数采用CD40192可预置加减法BCD计数器，输出经七段LED译码器CD4511使数码显示器工作。

在CD40192的可预置端用两个单刀双掷开关控制，实现时间10秒、20秒、30秒可调的功能。

图三

（3）1HZ脉冲产生电路

该电路的采用555定时电路。

555定时电路是一种电路简单且多用途的单片中规模集成电路。

该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。

因而要波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等等许多领域中都得到了广泛的应用。

图四

（4）声响电路

电路原理如下图所示，该电路分有两部分，一个是抢答成功提示为音乐提示音，另一个是时间接近及时间到提示它利用CD4011和555芯片组成的组合逻辑电路控制蜂鸣器发出声音。

图五

三、硬件制作与调试

组装时分抢答与倒计时分两部份，经过接后调试，发现抢答单元在接下按钮时没有显示，经仔细检查及调试阅芯片资料后发现CD4043的输出驱动能力底，只有几毫安，只能增加电压放大电路，为不更改太多电路，我们采用两极三级管放大（因为一级放大为反相，LED数码管不支持）电路经修改后，实现抢答功能。

计时电路方面发现倒计时，电路不能停止，经测量发现CD40192的错位输出端的脉冲为一个很窄脉冲，因此不能封锁CP脉冲于是增加一个芯片及数个二级管经过计时到判断。

经改动过后，总体电路为：

图六

四、设计总结

在此次电路设计时发现了设计的问题，如扇出数，这是这次设计不能顺利完成的原因，另外还要了解到CD4000系列到芯片不能与7400系列芯片配合使用，因为其输入输出的电平不匹配，会导致电路的工作不稳定！

五、参考文献

[1]赵建领.51系列单片机开发宝典[M].北京:

电子工业出版社,2007.

[2]边春元等.C51单片机典型模块设计及应用[M].北京:

机械工业出版社,2008.

[3]彭为等.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京:

电子工业出版社,2006.

[4]徐爱钧等.KeilC51V7.0单片机高级语言编程与μVision2应用实践[M].北京:

电子工业出版社，2008.

[5]李朝青.单片机&

DSP外围数字IC技术手册（第2版）[M].北京：

北京航空航天大学出版社，2005.

[6]中国电子网..

[7]黄智伟等.全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京.北京航空航天大学出社，2008.

[8]电子电路图网..

[9]周志敏等.集成稳压电源电路图集[M].北京:

中国电力出版社,2008.

[10]楼然苗等.单片机课程设计指导[M].北京:

北京航空航天大学出版社，2007

六致谢

本设计的完成是在我们的导师李敏君老师的细心指导下进行的。

在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。

从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了李老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！

导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！

还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。