八路抢答器课程设计实验报告.docx
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八路抢答器课程设计实验报告
姜〃衣蓉文理爭院
YangtzeUniversityCollegeofArtsandScienee
学生实习手册
课程设计报告）
学
部:
理工学部
专
业：
电子信息工程
班
级：
电信5111班
姓
名：
王嘉
学
号:
201140026
课程名称：
电子技术课程设计
指导教师：
李相敏潘小红
实习时间：
2013年7月10日至7月20日
学生实习手册1
课题要求3
原理框图4
设计电路的工作原理5
一，总体设计电路5
二，输入编码电路：
5
三，控制清零电路：
7
四，译码显示电路：
7
五，锁存反馈电路：
8
六，蜂鸣报警电路：
9
芯片引脚图11
CD4511芯片引脚图及真值表：
11
NE555芯片引脚图：
12
七段共阴极数码管：
13
元器件清单13
心得体会14
课题要求
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。
二，4511型八路数显抢答器的主要功能有如下三点：
1.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。
2.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。
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。
三，八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。
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接成多谐振荡器构成。
抢答器数码显示电路由数码管组成，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。
原理框图
各部分电路思路：
输入编码电路，按真值表编排译码线路。
控制清理电路，对CD4511的3，4脚的控制（Bl,LT端口）。
译码显示电路，七段共阴极数码管。
锁存反馈电路，g，b端或门+d端控制三极管。
蜂鸣报警电路，NE555多谐振荡构成
设计电路的工作原理
总体设计电路
输入编码电路：
CD451倍E分真值表
输入
输出
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
显示
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
6
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
8
K1-K8组成1-8路抢答键，D1-D12组成数字编码器，任一抢答键按下，都必须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CD451啲引脚图可看出，引脚6,2，1，7分别为BCD码的DCBA位（D为高位，A为低位，即DC、B、A分别代表BCD码的&4、2、1位）。
本电路是将某一个开关信息转化为相应的8421BCD3，以提供数字显示电路所需要的编码输入。
设K3键按下，则高电平通过2只二极管V3,V4分别加到CD451啲7,1脚，而2,6脚保持低电平，此时CD4511输入的BCD码为0011.
设K8键按下，则高电平仅通过1只二极管加到CD451啲6脚，而2,1,7脚保持低电平，此时CD4511输入的BCD码为1000.
如果按下某一路抢答开关，电路不显示或显示错误，只要检查与之相应的那组二极管，看是否接反或损坏即可。
三，控制清零电路:
当抢答未开始时，为防止第一次未开始时选手提前于主持人按键而显示出选手
编号的的情况。
K0采用单刀双掷开关，开始时K0接到地端，此时LT为高电平，BI为低电平（保持）为持久消隐，选手按键无效。
当抢答键都未按下时，因为当抢答键都未按下时，因为CD4511的BCD码输入端都
有接地的电阻（10K，所以此时BCD码输入为0000,则CD4511输出端
a，b,c,d,e,f,均为高电平，g为低电平。
按下抢答键，CD4511的LT,BI端为高电平，按下K0时变为LT高电平，BI低电平（瞬时）此时按CD4511真值表可知为消隐。
K0弹起后LT，BI端为高电平，而
D,C,B，A位为低电平，则显示为0。
四，译码显示电路：
CD4511译码输出显示到数码管对应数字
五，锁存反馈电路：
由Q1、D17D18及电阻器R7R8组成。
此电路关键为D17（b）,D18（g）组成的或门电路
分析如下：
D18端为高电平时，D17可为任意电平，或门都输出高电平：
b的电平由三极管基极（d端）电平控制导通而到接地端。
D18端为低电平时，D17一定为高电平，或门输出高电平：
b的电平由三极管基极（d端）电平控制截止而到或门端，即D17为高
当抢答器按钮开关都没有按下时，则BCD码输入端都有接地电阻，所以BCD码输入端为0000,输出端d为高电平，输出端g为低电平。
这时CD4511第5脚为低电平,这时CD4511没有锁存，允许BCD码输入。
六，蜂鸣报警电路：
蜂鸣报警电路有由NE555多谐振荡器
由555构成的多谐振荡器
图（6）由555构成的多谐振荡器
多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它
为无稳态电路。
由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件,电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到Ri，R2的连接处。
由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为
高电平，放电管VT截止。
这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。
充电时间常
数t充=（R1+R2）C。
由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放
=R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。
为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。
不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得
矩形波。
电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3〜2/3）Vcc之间变化。
将多谐振荡器稍改变下就变成了设计中所用的蜂鸣报警电路如图所示
U2
R16
芯片引脚图
CD4511芯片引脚图及真值表:
CD4511真值表
输入
输出
LE
BI
LI
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
显示
X
X
0
X
X
X
X
1
1
1
1
11
1
1
X
0
1
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
0
0
:
0
0
1:
1
1
1
r1
r1
0
0:
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3:
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
0
1
1
0
1
r1
0
0:
0
1
1
r1
r1
1
6:
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
8
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
9：
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
X
X
X
X
锁存
NE555芯片引脚图:
七段共阴极数码管:
元器件清单
名称
数量
复位开关
9
IN4148二极管
18
9013三极管
1
10kQ电阻
8
300Q电阻
7
2.2k@电阻
1
100kQ电阻
1
0.1uF电容，0.01uF电容
各1个
100uF/16v电容
1
47uF/16v电容
1
CD4511心片
1
NE555芯片
1
8dip,16dip底座
各1个
七段共阴极数码管
1
蜂鸣器
1
心得体会
八路抢答器原理也只是几个芯片的合成体，看起来也没什么复杂性，当了解所有芯片的作用和功能的时候发现自己所学的知识并不是很好，理解掌握的不够。
当实际做的时候发现自己有很多不足之处，排版、布线都不是很好，调试的时候电压得调好。
理论和实际是有很大的区别的，有时候理论弄好了，可是自己也不一定能将自己的作品做好。
设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。
设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。
因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。
制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，电路的焊接要一步步来，焊点多，走线复杂。
这又要我们要灵活处理，一边操作一边构思。
通过这次练习我有了很多收获。
在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了动手能力。
在改进电路的过程中，同学们共同探讨，最后的电路已经比初期设计有了很大提高。
在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。
通过将近十天的课程设计，使我对数字电路有了进一步的了解，在设计抢答器、报警器、定时器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件及原理有了更深一层次的认识，既增强了我的理解能力，也使我能更好的运用所学的知识。
开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也不甚了解，但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。
两周的锻炼,10天的不同感受，我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼，但一路走来，我却收获了知识，收获了希望和努力后的成果。
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