八路抢答器课程设计

1、 八路抢答器电路制作实验报告设计题目：八路抢答器专业年级： 自动化102 组员： 朱圣伟、庄桢毅指导教师： 韦雷 2011年11月10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。三八路抢答器的工作原理 抢答器的工作原理接通电源后，主持人按下停止抢答按钮，抢答器处于禁止状态，编号显示器和电源指示灯灭;主持人宣布“开始”并按下开始按钮，电源指示灯亮，抢答器工作，即完成优先判断、编号锁存、编号显示等任务。当一轮抢答之后，如再次抢答必须由主持人再次操作“停止"和开始状态按钮。四、设计内容和要求4.1

2、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。4.2 设计要求1、画出电路原理图；2、元器件及参数选择；4.3 制作要求 自行装

3、配和调试，并能发现问题和解决问题。4.4 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。 五、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：六、电路设计方案和原理说明抢答器电路设计 (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Q6Q1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

4、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

5、供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。CD4511 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图 2 所示。其中a b c d 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。ag是 7 段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时

6、，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300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

7、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。

8、            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 CD45

9、11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，

10、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&

11、#160;       出 LEBILIDCBAabcdefg显示 XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐 01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隐 01110110000000消隐 01111000000000消隐 011

12、11010000000消隐 01111100000000消隐 0111111000000消隐 111XXXX锁       存 锁存 表3-2 CD 4511的真值表 8421 BCD 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（07）。同时其他选手所在的开关被锁定，抢答无效这

13、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

14、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