四抢一抢答器.docx

摘 要关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣.可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛.在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务.如果在抢答过程中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题.这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，使以上问题得以解决，及时两组的强大时间相差几微秒，也可以分辨出是哪一组优先答题.本文主要介绍了抢答器的工作原理和设计，以及他的用途.关键词：CD4511; 四路抢答器1 设计要求1、抢答者分为四组，每组各有一个控制按钮.2、设置一个系统复位开关，由主持人控制.3、抢答器具有锁存与显示功能.4、当四组中有一组抢答有效时，其对应指示灯亮，其它各组将无法进行抢答.6、译码器输出驱动LED灯显示抢答者，并驱动四路蜂鸣器.7、复位键可清除所有抢答操作.2 设计电路原理抢答前，主持人按下“复位”R按钮后，RS触发器的Q输出端输出低电平，CD4511处于消隐工作状态，LED数码管不显示，多谐振荡器不产生振荡，蜂鸣器不响.开始抢答时，第一个抢答者按下按钮后，输入的高电平经编码电路编程对应的8421BCD码，输入到CD4511中，与此同时，RS触发器的S输入端输入高电平后，其Q输出端变为高电平，CD4511处于锁存工作状态，将此时CD4511输入对应的译码输出锁存起来，使数码管保持显示第一个抢答者的号码，同时多谐振荡器开始产生振荡，蜂鸣器发出响声.3 元器件的选择CD4511是具有锁存功能的BCD码47线译码/驱动器.CD4511能将输入的二十进制码（8421BCD码）译成七段码（ag），驱动共阴极LED数码管。它是16脚双列直插式CMOS的集成器件.其引脚功能如下：1 UDD、USS分别是正、负电源端，电源电压范围是318V.2 A、B、C、D是8421BCD码输入端。A是低位，D是高位.3 ag是七段译码输出，高电平有效.4 LT是灯测试端。当LT=1时，无论其他输入端状态如何，ag全为1,LED所有段全亮.可利用此来检查数码管的好坏.4 BI是消隐控制端。当BI=1，且LT=0时，ag全为0，数码管不亮.5 LE是锁存控制端。当LE=0是选通，LE=1时锁存.CD4001是四2输入或非门.或非门的逻辑关系特点是只有当输入端全部为低电平时，输出端为高电平状态；在其余输入情况下，输出端为低电平状态.CD4001或非门为系统设计者提供了直接的或非功能，补充了已有的COS/MOS门系列，所有输入和输出经过缓冲，改善了输入/输出特性，使得由于负载容量的增加而引起的传输时间的变化降低到最小.AH数据输入端 VDD 正电源J、K、L、M 数据输出端VSS 地NE555：Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地.Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期.触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC .Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位.周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA .Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用.Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率.Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作.Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗.Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端.供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值).4 电路设计其中C3和R6组成上电复位电路。上电后的时刻CD4001的6脚瞬时输入高电平，4脚输入低电平，使LED数码管不亮，多谐振荡器停止振荡，蜂鸣器不响。无抢答输入时，集成器件CD4001的ABC输入端分别通过R4、R3、R1接低电平. 43线编码电路的功能是将四路抢答器输入信号分别编成对应的BCD码.由于电路工作速度很快，几乎不会出现多人同时抢答的情况，多人同时抢答输入信号看成任一项。抢答输入为高电平“1”；无抢答输入为低电平“0”.43线编码器真值表：用卡诺图化简输出a、b、c、d与输入A、B、C、D的逻辑函数表达式为：a=A+C, b=B+C,c=D，d=0根据化简后逻辑函数表达式，用二极管D1和D2分别实现a+A+C和b=B+C.用CMOS的集成或非门CD4001构成RS触发器.其1脚为S输入端，6脚为R输入端.用二极管D3、D4、D5、D6和电阻R5组成4输入或门电路，实现S=A+B+C+D.用集成555定时器构成多谐振荡器。采用蜂鸣器作为发音器件.CD4511译码输出经220330的电阻限流后加到LED数码管各相应的阳极.5 PCB图6 结论我们所设计的抢答器是一种比较简易的抢答器，没有使用特别多的，复杂的元器件.它的特点是电路简单、制作方便、操作简单、方便、性能可靠，实用于多种智力竞赛活动.本抢答器的电路主要有四部分组成：抢答器和显示电路、时序控制电路和报警电路具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则.此抢答器还需要改进的地方：1、抢答器的编号与显示可以改进为“1-8，这样才比较符合现实情况.2、定时电路的时间是固定好的，不能更具实际情况让主持人修改.7 心得体会通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力.在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多.我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识.平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了.而且还可以记住很多东西.比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我对各个元件映象深刻.认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准.所以这个期末测试之后的课程设计对我的作用是非常大的.在制作pcb时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话.通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力.在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固.谢 辞首先衷心感谢我们的指导老师王娇老师，本次课程设计是在王老师的悉心指导下完成的.老师渊博的知识、严谨的治学态度、敏锐的学术洞察力、活跃的思想、以及平易近人的师长风范，也使我们受益匪浅.值此论文完成之际