八路抢答器课程设计.docx

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八路抢答器课程设计

电子工程系

桂林航专电子工程系

电子技术课程设计说明书

设计题目：

八路抢答器

专业年级：

电子信息工程技术学号：

2009045203

姓名

同组姓名：

指导教师：

2010年12月29日

八路抢答器

一、设计题目

八路竞赛抢答器

二、课程设计目的

（1）培养综合性数字电路的设计能力。

（2）掌握八路抢答器的设计、组装和调试方法。

三、设计内容和要求

3.1设计内容

1、设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是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，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

2、给节目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，并在数码管上显示出选手的编号。

此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

3.2设计要求

1、画出电路原理图；

2、元器件及参数选择；

3.3制作要求

自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

3.4编写设计报告

写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

四、设计总体框

如图：

所示为八路竞赛抢答器的总体方框图。

其工作原理如下：

五、电路设计方案和原理说明

⒈抢答器电路设计

（1）抢答电路的功能有两个：

一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。

（2）选用优先编码器4511、三极管组成抢答电路。

（3）抢答电路工作原理：

当控制开关置于“清除”位置时，4511

端为低电平，输出Q6—Q1全为低电平。

此时4511的输出为0；74LS148选通输入

=0，

=0,4511处于工作状态，而锁存电路不工作。

当有选手按键抢答时，如5号选手优先按5号键，则4511输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存后，Q1=1，

=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，显示器显示数字5。

Q1=1使4511为高电平。

即4511禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开后，4511的

EX为高电平，但由于Q1输出仍为高电平不变，所以4511仍处于不工作状态，其它按键的输入信号不被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。

2.CD4511芯片

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2所示。

其中abcd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，字形不太美观图3是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511和LED数码管即可。

所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的，在应用中应接地。

限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。

CD4511引脚图

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”。

它主要用来检测数码管是否损坏。

           LE：

锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。

LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

           A1、A2、A3、A4、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。

         CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作

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。

其引脚图如3-2所示。

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。

2.CD4511的工作原理

1.CD4511的工作真值表如表3-2

2.锁存功能

译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。

当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。

如图3-3

（3）译码

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。

（4）消隐

BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。

消隐控制电路如图3-4所示。

消隐输出J的电平为

J=

=（C+B）D+BI

如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D

据上式，当输入BCD代码从1010---1111时，J端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。

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

1

1

1

8

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

1

1

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

1

0

0

0

1

1

1

1

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

锁存

表3-2CD4511的真值表

8421BCD码对应的显示见下图         ：

选用共阴极数码管，对于CD4511，它与数码管的基本连接方式如下图：

七、实验结果及分析

接通电源，按下清零开关S9，若有选手按下所在开关（抢答），抢答电路显示选手所在编码（0～7）。

同时其他选手所在的开关被锁定，抢答无效

这时只需主持人重新按下清零开关，整个电路全部回到初态。

准备进行下一轮抢答。

八、课程设计体会

这次课程设计的电路是比较简单的。

即使以前在模电课程设计中接触过一些电子电路，但在初期还是感到无从下手。

在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在通多次对电路的改进，上机仿真以及接线调试，终于使整个电路可稳定工作。

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。

设计单元电路阶段，这个阶段可以说是考察数电书本知识的阶段。

所有的设计方法还有步骤在数电书上都有，而且还有例题。

这个阶段遇到的主要问题就是以前的知识忘记不少，所以做设计的时候要常随手翻阅课本，等于是做了几道数电作业题。

这个阶段的难度也不是很大，一般翻课本就可以找到答案并解决问题。

实验阶段可以说是这次设计中最重要的部分，因为以前的只是理论而不是真正的实体。

所以说它是最重要的。

实验阶段我们遇到的问题有：

对软件不熟悉；对实验过程中信号的测量知识学习很少；因为各个模块是分开做而后又组装到一起的，所以兼容性不是很好（也就是不能融合为一个整体，部分工作能行但是接到一起就会出现问题）;针对以上几个问题我们作出了以下的“对策”:

软件不熟悉，就借来参考书，一步一步的对着学，而且老师给的资料上也有软件的使用说明，所以随着接触的增加软件也就越来越熟悉，这方面的问题不是太难因为一边理论一边学习正好是学习的好方法，而且也学的特别快。

制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，电路的焊接要一步一步来，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，在不影响试验的前提下加快进度。

附录A

电路原理图

附录B

名称

规格

数量

电阻

10K

6

电阻

100K

1

电阻

2K

1

电阻

300

7

电容

100UF

1

二极管

1N4007

14

三极管

NPN

1

开关

9

数码管

供阴

1

4511

1

元件清单

附录C

PBC图

电子技术课程设计与制作成绩评定表

设计题目：

八路抢答器

学号：

姓名：

项目

评语

成绩

设计

表现

（20％）

设计

说明书

（40％）

实物

评价

（40％）

综合

评定

教师

签名

年月日