八路抢答器(论文)

1、密级： NANCHANG UNIVERSITY实 训 论 文（设 计）THESIS OF BACHELOR（20112012年）中文题目:八路抢答器的设计与制作英文题目：学 院：南昌大学共青学院系 别：信息工程系专业班级：应用电子技术学生姓名：xxx xxx学 号：14 23指导教师： 二 一 一 年 十 二 月摘要当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。而现在的抢答器有着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场。因此，我们制作了这款简易八路抢答器

2、屏弃了成本高，体积大，而且操作复杂。我们采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并具有复位的设计思想，本抢答器通过十分巧妙的设计仅用两块数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构简单、成本低、制作方便等优点，并且还有按键报警功能。抢答器在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉很难判断哪组先答题。利用数字芯片系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出那组优先答题。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用

3、控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。关键词： CD4511、 抢答、 数显 AbstractThe modern society increasingly fierce competition, the selection of talent, selection, knowledge contest winners activities such increasingly frequent, so must leave vies to implement. But now the responder has a digital

4、 device, the intelligent direction, this will necessarily improves vies to implement the cost. Now that the small-scale knowledge competition more and more, the operation is simple, economic and practical small vies to implement will certainly market. Therefore, we made this kind of simple eight lin

5、e vies to implement reject the high cost, big volume and complex operation. We adopted digital display direct instructions, automatic latch showed results, and have reset design ideas, this vies to implement through very clever design with only two digital chip then realized digtal vies to function,

6、 and other scare-answering decoder circuit compared have tell time is very short, simple structure, low cost, convenient, and production and buttons alarm function.Contest in the responder process, in order to know which group or which one player first answer, must design a system to finish the task

7、. If in the contest, it is difficult to judge by visual which group first answer. Using digital chip system to implement, make design contest above problems were solved, even if the two groups of vies time difference microseconds, also can distinguish the group of priority answer. Digital vies to im

8、plement by corpus circuit and expansion circuit composed. Priority coding circuit, latches, decoder circuit will be the team's input signal on the display output, With the control circuit and the host switches on the alarming circuit, the above two parts subject circuit. After wiring, welding, c

9、ommissioning work digital vies to implement forming.Keywords: CD4511, vies, digital 目录摘要 2Abstract 3目录 4引言 51 实训内容 61.1 实训目的  61.2思路总体设计  1.2.1 设计任务与要求 61.2.2 设计原理与参考电路 61.2.2.1设计方案论证与比较 61.2.2.2部分电路工作原理 71.2.2.2.1开关阵列电路 71.2.2.2.2触发锁存电路 71.2.2.2.3数码显示 71.2.2.3总体电路设计 81.2.2.3.1抢答器电路 81.2.2

10、.3.2倒计时电路 101.3 实训器材清单 102 实训方法 112.1电路板制作过程 112.2电路组装和调试 123 结论 12谢辞 13参考文献 14附录 15 引言抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机(如MCS-51型)和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便

11、于制作,可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块 ,而专用集成块的购买又很困难。为适应高校等多代表队单位活动的需要而设计一个多功能抢答器，这种抢答器具有电路简单，元件普通 ,易于购买等优点,很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应用。随着改革开放事业的不断深入，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。作为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和

12、及时性就会影响活动的开展。但目前多数抢答器存在2个不足之处:第一，现场线路连接复杂。因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。第二，电路复杂。因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。1 实训内容1.1 实训目的1使理论课教学与实践教学互相配合，巩固和扩展所学的理论知识；2培养学生养成理论联系实际的学

13、风和严谨求实的科学态度；3培养学生的电子技术的基本工程素质，尤其要注重实际工作能力的训练，以适 应实际工作的需要；4训练学生基本的实训技能、掌握基本的电子测试技术、数据分析和误差处理；5使学生了解掌握计算机仿真知识的应用。1.2 总体设计思路1.2.1 设计任务与要求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S1S8表示。2、设置一个系统清除开关S0和抢答控制S，两个开关由主持人控制。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，并在LED数码管上显示,设置报警电路让扬声器发出声响提示。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。1.2

14、.2 设计原理与参考电路1.2.2.1 设计方案论证与比较抢答按钮报警电路控制电路锁存/译码/驱动清零开关倒计时译码显示图1：数字抢答器总体方框图如图1所示为总体方框图。其工作原理为：1.接通电源后，主持人将开关S拨到“清除”状态，抢答器处于静止状态，编号显示器灯息灭，等主持人将开关S置“开始”位置后，抢答器处于等候状态，此时额可以进行抢答。2.抢答器完成，优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上，并且扬声器提示。3.当一轮抢答结束后，禁止第二次抢答。4.如果再次抢答必须由主持人操作清零开关，即需要主持人清零。本抢答器与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结

15、构简单、成本低、制作方便等优点，但是比其他常用抢答器少了一个计时的功能，需要使用者自己掌握抢答时间的控制，相信在以后的设计上会积极改进。1.2.2.2 部分电路工作原理1.2.2.2.1 开关阵列电路图2该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S1S8的代号分别是1、2、6、7、8，即抢答着的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。1.2.2.2.2 触发锁存电路当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息。同时为了防止其它开关随后触发而产

16、生紊乱，让最先产生的输出电平返回来将触发锁存器的电路锁定。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，结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到了优先判断的效果。1.2.2.2.3 数码显示LED数码管是目前最常用的数字显示器，它分为共阴管和共阳管。在此只对共阴管作介绍，其电路和出线形式的引出脚如图7所示。一个LED数码管可用来显示一位09十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为22.5V，每个发光二极管的点亮电流在510mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就

17、需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。本设计提供的为 LED 共阴数码管。它显示最先抢答者的相应的代号，方便主持人宣布最先抢答者。数码显示抢答器用数码管作显示，可使参赛队员和观众都能看到抢答结果，有很好的透明度。1.2.2.3 总体电路设计1.2.2.3.1 抢答器电路图3此装置简单，制作容易。工作原理：数码显示抢答器的电路如图3所示。集成电路CD4511是数码显示抢答器的主要部分。这是一块BCD-7段锁存/译码/驱动电路。它的1、2、6、7脚为BCD码输入端。第915脚为显示输出端。3脚LT为测试端，当它为“0”时，输出全为“1”。4脚BI为消隐端，当BI

18、为“0”时，输出全为“0”，此端为“0”时还能清除锁存器内的数值。5脚LE为锁存允许端，当此端由“0”“1”时，a、b、c、d、e、f、g 7个输出端保持在LE为“0”时所加BCD码对应的显示状态。16脚接电源正极，8脚接电源负极。集成电路输入端与输出端的关系见如下真值表。功能输入输入输入/输出输出显示LT LEA3 A2 A1 A0BIa b c d e f g测试清零01234567890 ×1 ×1 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 0× × × ×× ×

19、; × ×0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1×011111111111111111 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 10 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 0

20、 0 1 10 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 08灭0123456789灭灭灭灭灭灭锁存1 0× × × ×1* * *注：×代表任意状态；* *代表先前LE=0时，BCD码相对应显示状态表1：CD4511功能真值表如图3，该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。 工作过程：接通电源，四个输入端输入为0000，数码显示器显示零字样；当按下开关

21、S0时，BI=0消隐端被激活，输出端输出全为0，数码显示器息灭，松开S0时数码显示器恢复显示零，并达到清除锁存器内的数值的作用，起到检测电路的作用；此时电路处于可以工作的状态，选手开始抢答，优先抢答者的电平信号通过输入端输入CD4511芯片完成译码和驱动，数码显示器开始显示优先抢答者的编号所对应的BCD码，而当显示器显示1-8其中一个数字时，通过9014三极管组成的反馈回路在LE端输入电平信号，即LE由“0”“1”时，CD4511允许锁存，数码显示器保持当前显示数字，其他输入信号失去作用；数码显示抢答器由此实现抢答功能，当要进行下一轮抢答时，再按一次开关S0实现抢答器的清零功能。1.2.2.3

22、.2 倒计时电路1.特点：“RA-7-RB-6.2-C”， RA与VCC相连。2.公式： T1=0.693(RA+RB)*C T2=0.693RB*C F=1.443/(RA+2RB)*C3.用途：脉冲输出、音响警告、 家电控制、电子玩具、 检测仪器、电源变换、 定时器等图4：间接反馈型无稳电路由555定时器和震荡电阻构成的报警电路如图所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo1443（RA2RB）C，当RA与VCC相连电路中接入抢答按钮并接通时，多谐振荡器工作,其输出信号推动扬声器发音。1.3 实训器材清单名称数量名称数量集成电路CD45112电阻3007红色7段共阴数码管2电阻10K8三

23、极管为90141电阻100 K1二极管均为1N414818电阻2.2 K1电解电容器为47F16V1电路板1电解电容器为100F16V1NE55516V稳压电源1小型按钮开关9电容103/1042表1：实训器材清单如图5所示，分别为CD4511、NE555、七段共阴数码管的引脚和封装。图52 实训方法2.1电路板制作过程需要器材：剪刀、尺子、覆铜板、砂纸、三氯化铁、油性笔、电熨斗、磁或塑料的小盆或平底容器、废旧毛巾、废旧竹制或塑料筷子、等。准备： 1、用激光打印机打印好的电路图纸2、用热水壶烧一点热水制作步骤：用剪刀沿外框剪下电路图纸，用尺子量出边长，并用其他利器裁剪出相符合的覆铜板。选择比较

24、细腻的砂纸（不要太粗糙，对铜板摩擦太大，打磨的也不光滑），把砂纸和裁剪好的覆铜板都浸湿（浸湿后起润滑作用，减少对铜板的磨伤），左手拿好覆铜板，右手拿好砂纸，在覆铜板上，沿一个方向反复打磨（是沿一个方向，这样打磨的更光滑细腻），将覆铜板上氧化了的地方和杂质清理掉，露出鲜亮的铜色即可。将上次转印后未倒掉的三氯化铁溶液稀释一下（如果没有剩余的溶液，亦可取一点点三氯化铁用冷水配置浓度低的溶液），把处理好的打磨光亮的覆铜板丢进里面浸泡10秒钟后用筷子取出，让其表面有一层氧化层，用清水清理干净表面残余的溶液，再用毛巾擦干。（此步非常重要，是转印出高质量线路必经过程）电熨斗通电，开到温度最大档，达到温度后，

25、将剪好的图纸和覆铜板小心贴好（不要弄掉图纸上的线，弄掉后则需更换图纸），用左手按住一端，右手拿着电熨斗，从手按住的一端下压，往另一端拖，再重复12次，粘住一点后，松开左手，用电熨斗压住整个电路板，来回加热，均匀接触，2030秒后即可拿开断电。等待冷却。冷却后，用手撕开电路图纸，即可出现清晰的电路图，若有出线断线，用油性笔可以补上断了的线路。将覆铜板放入小盆中，依覆铜板的大小，取出适当的三氯化铁放入，热水壶烧一点热水，将热水倒入（热水可以加快腐蚀），水量不要多，刚刚浸没覆铜板即可，用手摇动小盆，可以加快腐蚀。腐蚀完成后即可拿出，用清水清洗掉残留溶液，用合适的钻头打孔。打完孔后，把砂纸和裁剪好的覆

26、铜板都浸湿（浸湿后起润滑作用，减少对铜线的磨伤），用砂纸将其留下的黑色碳粉给磨掉。制作完成，焊接。2.2电路组装和调试1、组装调试抢答器电路。2、组装调试报警电路。3、完成数字抢答器的联调，注意各部分电路之间的配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。3 结论在这周我们学会了很多。特别是课堂上学不到东西。在这里我们第一次真正的把学的东西转变成了电子产品。知道了团队合精神的重要性，第一次知道了手中的电烙铁，手中的导线是有生命的。 通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。在这次设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 通过查资料和搜集有关的文献，培养了自己的自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接手知识转换为主动的寻求知识，这可以说是在学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统学习模式下，我可能记住很多书本的知识，但是通过实训论文，我学会了如何把学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处