数字电路课程设计-四人智力竞赛抢答器

四人智力抢答器设计学院:新联学院专业:电子信息工程学号:1102172006姓名:郭耀畅

四人智力抢答器设计设计任务和要求：1.设计任务设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响0.5秒。选手抢答时，数码显示选手组号,同时蜂鸣器响0.5秒，倒计时停止。2.设计要求(1)、4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。(2)、给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。(4)、抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5)、如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。(6)、用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。二、总体方案选择：电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。电路系统结构如图2-4：时序控制电路数码显示优先编码器锁存器转换电路译码器选手脉冲电路定时电路译码器数码显示扬声器主持人时序控制电路数码显示优先编码器锁存器转换电路译码器选手脉冲电路定时电路译码器数码显示扬声器主持人三、单元电路设计1、控制电路1)CD4511器件简介CD4511是一块BCD-十进制七段译码/驱动器课本上不曾讲过，它带有锁存端口，其功能比书上我们学过的74HC4511CMOS七段显示译码器功能要强大的多，这也是我本此实验选用这个器件的缘故。关于CD4511的引脚图见图一其功能介绍如下：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。A、B、C、D为8421BCD码输入端。OutA、OutB、OutC、OutD、OutE、OutF、OutG：为译码输出端，输出为高电平1有效。２）、显示电路的工作图如图二该显示电路主要由CD4511七段显示译码器来完成，其具体连接情况可看图二、控制电路的工作图如图三这部分电路的作用完成三个任务：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；二是使其他选手按键操作无效；三是防止提前按键。按下未按下“开始”按钮前，CD4511BLANKING引脚为低电平，CD4511不工作，可防止抢答者提前按键。当“开始”按下后，当所有抢答者开关均未按下时，锁存器输出全为低电平，该信号作为锁存器使能端LD的控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态；当任一开关按下时，输出信号中必有一路为高电平，经逻辑或运算后U1A输出为高电平。一但有高电平输入，不管另一输入端状态如何，输出保持高电平不变，这个电平控制CD4511锁存端使其他按键操作无效。当抢答完成后，按下“清除”按钮强行使U1B输出置零，CD4511锁存解除，开始新一轮抢答。２.蜂呜器发声原理电路该电路主要负责当有抢答信号输入时，SP发出声音以提醒其它人已经有人先抢答了。用集成555定时器组成多谐振荡器。当电路刚接通时，由于电容C1上的电压不会突变，故IC1-2脚为低电平（0V），导致3脚输出高电平。当电源经R1、R2对C1充电到Vc≥2/3Vcc时，OUT脚输出由高变低，放电管（7脚内的VT23）导通，电容C1经R2和IC1-7脚内导通的VT23进行放电，当Vc≤1/3时，OUT脚输出有低变高，电容器C1再次充电。上述过程周而复始，从而就形成了振荡，产生的脉冲信号从OUT脚供使用。其电路图如图四3、电路的总连接逻辑电路如图五所示（此电路图在纸上）四、所用器材:CD4511