8人搶答器課程設(shè)計

1、<p>　　****電氣工程學(xué)院 </p><p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計》任務(wù)書</p><p>　　設(shè)計題目： 八人搶答器 </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　學(xué)生姓名: *** 學(xué) 號: ***********

2、</p><p>　　起迄日期: 2012年11月2日~2012年12月20日</p><p>　　指導(dǎo)教師: *** </p><p>　　教研室主任： ****** </p><p><b>　　目錄</b></p>

3、<p><b>　　第1章 引言1</b></p><p>　　1.1關(guān)于4511型數(shù)碼搶答器1</p><p>　　1.2選題的目的和意義1</p><p>　　1.3課題研究的內(nèi)容1</p><p>　　第2章 系統(tǒng)概述1</p><p>　　2.1系統(tǒng)的主要功能簡介1

4、</p><p>　　2.2搶答器的工作過程2</p><p>　　第3章 搶答器的單元電路設(shè)計1</p><p>　　3.1搶答器設(shè)計中的數(shù)字編碼電路3</p><p>　　3.2搶答器設(shè)計中的譯碼/優(yōu)先/鎖存電路5</p><p>　　3.3搶答器設(shè)計中的數(shù)碼顯示電路8</p><p&

5、gt;　　第4章 搶答器的電路設(shè)計圖及工作原理1</p><p>　　4.1搶答器工作原理電路圖1</p><p>　　4.2搶答器工作原理1</p><p>　　第5章 心得體會1</p><p>　　附錄（元件清單、pcb圖）1</p><p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計》任務(wù)書</p><

6、;p><b>　　引言</b></p><p>　　1.1關(guān)于4511型數(shù)顯搶答器</p><p>　　八路智能搶答器主要由數(shù)字優(yōu)先編碼電路、鎖存/譯碼/驅(qū)動電路于一體的CD4511集成電路、數(shù)碼顯示電路和報警電路組成。優(yōu)先編碼電路、CD4511集成電路將參賽隊的輸入信號在數(shù)碼顯示管上輸出，用報警電路對時間進(jìn)行嚴(yán)格控制，這樣就構(gòu)成了八路智能搶答器電路。</

7、p><p>　　八路數(shù)字搶答器電路包括搶答，編碼，優(yōu)先，鎖存，數(shù)顯，復(fù)位及搶答鍵。CD4511是一塊含BCD-7段鎖存、譯碼、驅(qū)動與一體的集成芯片，搶答器報警電路是由蜂鳴器構(gòu)成，搶答器數(shù)碼顯示電路是由數(shù)碼管組成。</p><p>　　1.2 選題的目的和意義</p><p>　　通過這次課程設(shè)計,讓我了解到了八路智能搶答器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，進(jìn)一步鞏固課程上學(xué)到的知識

8、，同時培養(yǎng)自己動手能力，和發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。</p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容</p><p>　　八路智能搶答器是采用了CD4511集成芯片來實現(xiàn)功能要求的，在搶答過程中，每個選手都有一個搶答按鈕。在主持人按下復(fù)位鍵宣布搶答開始的時候，選手就開始進(jìn)行搶答，在指定時間內(nèi)選手進(jìn)行搶答，數(shù)碼顯示屏上會顯示最先搶答選手的編號。同時蜂鳴器發(fā)出聲音。</p><

9、p><b>　　系統(tǒng)概述</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)的主要功能簡介</p><p>　　4511型八路數(shù)顯搶答器的主要功能有如下三點：</p><p>　　1. 可同時供8名選手參加比賽，其相應(yīng)的編碼分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)。</p><p>

10、;　　2. 給主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。</p><p>　　3. 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號。</p><p>　　2.2 搶答器的工作過程</p><p>　　1、開始上電之后，主持人按復(fù)位鍵，搶答開始。如有選手按下?lián)尨疰I，

11、報警電路會發(fā)出訊響聲，并且數(shù)碼顯示電路上會顯示成功搶答的選手的編號。</p><p>　　2、當(dāng)有選手搶答成功之后，系統(tǒng)就進(jìn)行了優(yōu)先鎖存，其他搶答選手搶答無效。</p><p>　　3、如果主持人未按下復(fù)位鍵，而有人按了搶答按鍵，此次搶答無效，只有當(dāng)主持人按下了復(fù)位鍵，選手才能進(jìn)行順利搶答。</p><p>　　搶答器的單元電路設(shè)計</p><p

12、>　　3.1搶答器設(shè)計中的數(shù)字編碼電路</p><p>　　如圖1(數(shù)字編碼電路)所示，S1—S8組成1—8路搶答器，D1—D12組成數(shù)字編碼器。該電路完成的功能是：通過編碼二極管編成BCD碼，將高電平加到CD4511所對應(yīng)的輸入端。從CD4511的引腳可以看出，引腳6，2，1，7分別為BCD碼的 D、C、B、A位（D這高位，A為低位，即D、C、B、A分別代表BCD碼8、4、2、1位）。</p>

13、<p>　　工作過程：當(dāng)電路上電，主持人按下復(fù)位鍵，選手就可以開始搶答。當(dāng)選手1按下S1搶答鍵，高電平通過編碼二極管D1加到CD4511集成芯片的7腳（A位），7腳為高電平，1、2、6腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0001”；當(dāng)選手2按下S2搶答鍵，高電平通過編碼二極管D2加到CD4511集成芯片的1腳（B位），1腳為高電平，2、6、7腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0010”；當(dāng)選手3按下S

14、3搶答鍵，高電平通過編碼二極管D3、D4加到CD4511集成芯片的1、7腳（B、A位），1、7腳為高電平，2、6腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0011”；當(dāng)選手4按下S4搶答鍵，高電平通過編碼二極管D5加到CD4511集成芯片的2腳（C位），2腳為高電平，1、6、7腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0100”；當(dāng)選手5按下S5搶答鍵，高電平通過編碼二極管D6、D7加到CD4511集成芯片的2、7腳（C、A位）

15、，2、7腳為高電平，1、6腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0101”； 當(dāng)選手6按下S6搶答鍵，高電平通過編碼二極管D8、D9加到C</p><p>　　3.2搶答器設(shè)計中的譯碼/優(yōu)先/鎖存電路</p><p>　　CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，特點：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供

16、較大的拉電流。可直接驅(qū)動LED顯示器。</p><p>　　CD4511 是一片 CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器，如圖2（CD4511引腳圖）所示：其中A、B、C、D為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應(yīng)加高電平。另外 C

17、D4511有拒絕偽碼的特點，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。a～g是 7 段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時，a段消隱；顯示數(shù)“9”時，d段消隱。</p><p><b>　　其功能介紹如下：</b></p><p>　?。?）BI：4腳是消隱輸入控制端。當(dāng)BI

18、=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。</p><p>　　LT：3腳是測試輸入端。當(dāng)BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。如果該端為低電平，則譯碼器輸出全為高電平，該端擁有最高級別權(quán)限，只要它為0，既有上述現(xiàn)象，而與其余所有輸入端狀態(tài)無關(guān)。這一功能主要用于測試目的，因此正常使用中應(yīng)接高電平。</p>&l

19、t;p>　　LE：5腳是鎖定控制端。當(dāng)BI、LT為1時，若該端為高電平，則加在A、B、C、D端的外部編碼信息不能進(jìn)入譯碼，所以譯碼器的輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)LE=0時，則A、B、C、D端的BCD碼一經(jīng)改變，譯碼器就立即輸出新的譯碼值。</p><p>　　A、B、C、D：為8421BCD碼輸入端。</p><p>　　a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。<

20、;/p><p>　?。?）、譯碼驅(qū)動功能</p><p>　　編碼器實現(xiàn)了對開關(guān)信號的編碼，并以BCD碼的形式輸出，為了將輸出的BCD碼能夠顯示出來，需要用譯碼顯示電路，選擇常用的七段譯碼顯示驅(qū)動器CD4511作為譯碼電路。CD4511真值表如圖3-2-4所示。</p><p>　　CD4511譯碼用兩級或非門擔(dān)任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組

21、合，得出四項，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。</p><p>　?。?）、鎖存優(yōu)先功能</p><p>　　如圖3（鎖存優(yōu)先功能電路圖）所示，由于搶答器都是多路即須滿足多位搶答者搶答要求，這就有一個先后判定的鎖存優(yōu)先電路，確保第一個搶答信號鎖存住。同時數(shù)碼顯示并拒絕后面搶答信號的干擾。CD4511內(nèi)部電路與Q1，R7，R8，D17，D18組成的控制電路，可完成這一功能。當(dāng)搶答鍵都

22、未按下時，因為CD4511的BCD碼輸入端都有接地電阻（10K），所以BCD碼的輸入端為“0000”，則CD4511的輸出端a、b、c、d、e、f均為高電平，g為低電平。通過對0-9這 10個數(shù)字的分析可以看到，只當(dāng)數(shù)字為0時，才出現(xiàn)d為高電平，而g為低度電平，這時Q1導(dǎo)通，D17、D18的陽極均為低電平，使CD4511的第5腳（即LE端）為低電平“0”，這種狀態(tài)下，CD4511沒有鎖存而允許BCD碼輸入。在搶答準(zhǔn)備階段，主持人會按復(fù)位

23、鍵，數(shù)顯為“0”態(tài)，正是這種情況下，搶答開始，當(dāng)S1-S8任一鍵按下時，CD4511的輸出端d為低電平或輸出端g為高電平，這兩種狀態(tài)必有一個存在或都存在，迫使</p><p>　　CD4511的第5腳（即LE端）由0到1，反映搶答鍵信號的BCD碼允許輸入，并使CD4511的a、b、c、d、e、f、g 七個輸出鎖存保持在LE為0時輸入的BCD碼的顯示狀態(tài)。例如S1按下，數(shù)碼管應(yīng)顯示1，此時僅e、f為高電平，而d為低

24、電平，此時三極管Q1的基極亦為低電平，集電極為高電平，經(jīng)D17加至CD4511第5腳（即LE端），即LE由0-1狀態(tài)，則在LE為“0”時輸入給CD4511的第一個BCD碼數(shù)據(jù)被判定優(yōu)先而鎖存，所以數(shù)碼管顯示對應(yīng)S1送來的信號是1，S1之后的任一按鍵信號都不顯示。為了進(jìn)行下一題的搶答，主持人需要按下復(fù)位鍵S9，清除鎖存器內(nèi)的數(shù)值，數(shù)顯先是熄滅一下，再復(fù)顯“0”狀態(tài)，此后若S5鍵第一個按下，這時應(yīng)立即顯“5”，與此同時CD4511的輸出端1

25、4腳g為高電平，10腳d為低電平，12腳b為低電平，Q1截止，并通過D18使CD4511的第4腳為高電平，此時LE呈0—1狀態(tài)，于是電路判定優(yōu)先鎖存，后邊輸入的其它按鍵信號被封住，可見電路“優(yōu)先鎖存”后，任何搶答鍵均失去作用。</p><p>　　3.3搶答器設(shè)計中的數(shù)碼顯示電路</p><p>　　由共陰式LED數(shù)碼管的組成的數(shù)碼顯示電路原理圖如圖4(數(shù)碼顯示管原理圖)所示：以及圖5（共

26、陰極數(shù)碼管顯示字段碼），使用時，共陰極接地，7個陽極a~g由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來驅(qū)動。數(shù)碼管接0.5寸共陰數(shù)碼管。</p><p>　　4.2搶答器的工作原理</p><p>　　如圖6（搶答器電路設(shè)計圖）所示： S1-S8組成1-8路搶答鍵，D1-D12組成數(shù)字編碼器，任一搶答案鍵按下，都須通過編碼</p><p>　　二極管編成BCD碼，將高電平加到CD45

27、11所對應(yīng)的輸入端，從CD4511的引腳可以看出，引腳6，2，1，7分別為BCD碼的D，C，B，A位（D這高位，A為低位，即D，C，B，A分別代表BCD碼8，4，2，1位）。設(shè)S8鍵按下，高電平加到CD4511的6腳，而2，1，7腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼這“1000”。又如設(shè)S5鍵按下，此時高電平通過兩只二極管D6，D7加到CD4511的2腳與7腳，而6，1腳保持低電平。此時CD4511輸入的BCD碼是“0101”依此

28、類推，按下第幾號搶管鍵，輸入的BCD碼就是鍵的號碼并自動地由CD4511內(nèi)部電路譯碼成十進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。</p><p>　　由于搶答器都是多路即須滿足多位搶答者搶答要求，這就有一個先后判定的鎖存優(yōu)先電路，確保第一個搶答信號鎖存住,同時數(shù)碼顯示并拒絕后面搶答信號的干擾。CD4511內(nèi)部電路與Q1，R7，R8，D17，D18組成的控制電路可完成這一功能，當(dāng)搶答鍵都未按下時，因為CD4511的BCD碼輸入端都有

29、接電阻，所以BCD碼的輸入端為“0000”.則CD4511的輸出端a,b,c,d,e,f均為高電平，g為低電平。通過對0-9這10個數(shù)字的分析（見CD4511真值表）可以看到，只當(dāng)數(shù)字為0時，才出現(xiàn)d為高電平而g為低度電平,這時Q1導(dǎo)通,D17,D18的陽極均為低電平,使CD4511的第5腳,即LE端為低電平”0”.這種狀態(tài)下,CD4511沒有鎖存而允許BCD碼輸入,在搶答準(zhǔn)備階段,主持人會按復(fù)位鍵數(shù)顯為”0”態(tài).正是這種情況下,搶答開

30、始.當(dāng)S1-S8任一鍵按下時,CD4511的輸出端d為低電平或輸出端g為高電平,這兩種狀態(tài)必有一個存在或都存在,迫使CD4511的LE端(第5腳)由0到1,反映搶答鍵信號的BCD碼允許輸入,并使CD4511的a,b,c,d,e,f,g七個輸出鎖存保持在LE為0時輸入的BCD碼</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　在這次設(shè)計中遇到了很多實際

31、性的問題，在實際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。電路設(shè)計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力。它才是一個設(shè)計的靈魂所在。因此在整個設(shè)計過程中大部分時間是用在單元電路的理解和設(shè)計上面。很多單元電路是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個單元電路才是關(guān)鍵的問題所在。經(jīng)過這段時間的努力，在老師和同組同學(xué)的幫助下終于徹底的做完了課程

32、設(shè)計的所有工作。通過這次的課程設(shè)計，我能運用已學(xué)的知識解決我在設(shè)計中遇到的問題，使我思考問題的能力得到了很大的提高。在做設(shè)計的過程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我的設(shè)計相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識的儲備量也有所增加。在做設(shè)計時，我復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識，這使得我的專業(yè)知識在此得到了鞏固。</p><p>　　通過這次設(shè)計設(shè)計，我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設(shè)計過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題很不

33、全面，自己的專業(yè)知識掌握的很不牢固，所掌握的電路應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。而且，通過這次設(shè)計，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，學(xué)會了堅持和努力，這將為以后的學(xué)習(xí)做出了最好的榜樣！我將會在以后的學(xué)習(xí)和生活中不斷提升自己。 </p><p><b>　　圖1 數(shù)字編碼電路</b>

34、;</p><p>　　圖2 CD4511引腳圖</p><p>　　圖3鎖存優(yōu)先功能電路圖</p><p>　　圖4數(shù)碼顯示管原理圖</p><p>　　圖5共陰極數(shù)碼管顯示字段碼</p><p>　　圖6搶答器的電路設(shè)計圖</p><p>　　附錄：元件清單、pcb圖</p>