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文档简介
1、八路数显抢答器设计一、设计要求与内容1、设计要求(1) 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 S7表 示。(2) 设置一个系统清除和抢答控制开关K9,该开关由主持人控制。(3) 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,扬声器发出声响提示,并在七段数码管上显示选手号码。 选手抢答实行优先锁存,优先 抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。2、内容(1)555定时器的原理555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC /3,A2的
2、同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR的电压小于VCC /3,则比较器A2的输出为1,可使RS触 发器置1,使输出端0UT=1。 如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3, 同时TR端的电压大于VCC /3,则A1的输出为1,A2的输出为0,可将RS触 发器置0,使输出为0电平。555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较 器.RS触发器.等多组单元电路特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称(2)LED数码管的结构及工作原理LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8字型的器件,引线已在内部连接完成,只
3、需引出它们的各个笔划,公共电极。LED数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数位,因此根据LED数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。A、静态显示驱动:态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一 个单片机的I/O埠进行驱动,或者使用如BCD码二-十进位*器*进行驱动。静态 驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O埠多,如驱动5个数码管静态显示则需要58=40根I/O埠来驱动,要知道一个89S51单片机可用的I/O埠才32个呢。故实际应用时必须增加*驱动器进行驱动,增加了硬体电路的复杂 性。B、 动态显示驱动:数码管动
4、态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路,位元选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收 到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形, 取决于单片机对位元选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位 元就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。(3)译码驱动电路CD4511介绍七段显示译码器CD4511是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成显示译码器 驱动器,是一种以CMOS制成的中规模集
5、成电路,它的功能是将4位二进制BCD码转换成显示器所需要的七段驱动信号ag,它与共阴极数码显示管配合使用。CD4511真值表(4)抢答器组成1编码电路:在实际设计中,编码电路一般可以直接使用专用数字集成电路。2锁锁存以及锁存电路:当某一开关首先按下时,触发锁存电路被触发,在输出 端产生相应的开关电平信息,同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱, 最先产 生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。若有多个开关同时按下时,则在它 们之间存在着随机竞争的问题,结果可能是它们中的任一个产生有效输出。3开关阵列电路:该电路由多路开关所组成,每一竞赛者与一组开关相对应。 开 关应为常开型,当按下开关时,开关闭
6、合;当松开开关时,开关自动弹出断开。 当任一开关按下时,相应的输出为低电平,否则为高电平。4编码器:编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码,以提供 数字显示电路所需要的编码输入。译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转 换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。5译码驱动及显示单7JLErAibEdefI0X覽屯iI1I11i10XXXX0000001t1+4申*110(1u11L1J1001J0*u1L01L00D011101u11hI!10IJ1t0曲I11I1001131t00 1Qu110GlI4111)1nt101I01151t091
7、1000111l1l1i0ft 11111ri01071T0PnT1111810i|0rIT100L9wrtr1 _i_i_i_i_ra C LTiflLEb A6 VD元:编码器实现了对开关信号的编码并以BCD码的形式输出。为了将编码显示出来,需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显 示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。 一般这种译码通常称为7段译码显示驱 动器。常用的7段译码显示驱动器有CD4511等。6解锁电路:当触发锁存电路被触发锁存后,若要进行一下轮的重新抢答,则需 将锁存器解锁。可将使能端强迫置1或置0(根据具体情况而定),使锁存顺处 于等待歉收状态即可。二、设计原理与电路图
8、1、原理:数字抢答器核心部件采用了一块数字CMOS集成电路,该集成电路是 一块四/七段BCD锁存译码驱动器CD4511,CD4511、为BCD码 的编码输入端,脚LT为试灯脚,脚BI为消隐脚,脚LE为锁存控制端, 巧用来驱动数码管显示字符。其中LT、BT接高电平有效,LE接低电平选通、 高电平锁存。当给ABCD输入端输入BCD编码时,CD4511经内部电路译动并 通过输入端显示对应的字符。本电路即是用该原理来实现抢答任务的。 当电源接 通时ABCD均通过电阻接地, 各输入端为“0”所以输出为“0”,抢答器开始工 作,这时如果按下任何一个抢答开关,比如按下开关“2”则对应着BCD编码是A=0、B
9、=1、C=0、D=0,即代表了二进制数据0010输入端A端就转变为高电平, 通过译码在数码管中就显示相应的十进制 “2”,表示2号抢答成功。在电路上还 用二极管VD13、VD14和VT1构成锁存出发通道,只要是18中任一数字出现 都会使锁存段出现高电平,数据被锁存,所以只要一人抢答在前,后面的人按下开关都不起作用。K9是复位开关,一旦问题回答完毕,主持人按下K9,电路回 到初始状态,进行下一轮抢答。2、电路图|为恒兴牌 CD45H 八路数显抢答器三、安装与调试1、调试步骤9Q|呂,01LUUCC47W5-KFoatoiTGe41464H8汴卜f*Wi!K4丁卜-BtihhJ* |阳产T+L/J艸 j1HB 1MB4t4S(1) 检查电路,将安装好的抢答器和电路原理图对照检查下列内容:A.检查各级晶体管的型号,安装位置和管脚是否正确;B.检查各级中周的安装顺序,初次级的引出线是否正确;C.检查二极管、三极管、电解电容的引线正、负接法是否正确;D.做些基本调试,如有无虚焊、错焊、漏焊、多焊等;(2) 把应该固定的地方牢固的封住;四、总结通过两天的课程设计,使我对数字电路有了进一步的了解, 在设
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