CD4511八路搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、. . . . 小學(xué)期實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)目錄摘要I第1章緒論11.1課題研究的相關(guān)背景11.2選題的目的和意義11.3課題研究的容21.4搶答器目前存在的主要問題3第2章?lián)尨鹌鞯南到y(tǒng)概述42.1搶答器的系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介42.2搶答器的工作原理簡(jiǎn)介42.3搶答器系統(tǒng)的需求分析52.4搶答器的工作流程52.5搶答器的工作過程6第3章?lián)尨鹌鞯膯卧娐吩O(shè)計(jì)73.1搶答器設(shè)計(jì)中的數(shù)字編碼電路73.2搶答器設(shè)計(jì)中的譯碼/優(yōu)先/鎖存電路93.3搶答器設(shè)計(jì)中的數(shù)碼顯示電路133.4搶答器設(shè)計(jì)中的報(bào)警電路15第4章?lián)尨鹌鞯碾娐吩O(shè)計(jì)圖184.1搶答器工作原理電路圖184.2搶答器實(shí)物電路圖20第5章總結(jié)2120 / 22摘

2、 要隨著科技的日新月異，促使人們開始學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)。搶答器是一個(gè)機(jī)關(guān)學(xué)校開展智力競(jìng)賽活動(dòng)必不可少的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于學(xué)校、教育部門、企事業(yè)工會(huì)組織、俱樂部等單位組織舉辦各種知識(shí)、技術(shù)競(jìng)賽與文娛活動(dòng)時(shí)作搶答使用。八路數(shù)字搶答器電路包括搶答，編碼，優(yōu)先，鎖存，數(shù)顯，復(fù)位與報(bào)警電路。搶答器數(shù)字優(yōu)先編碼電路由D1-D12組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)字的編碼。CD4511是一塊含BCD-7段鎖存/譯 碼/驅(qū)動(dòng)電路于一體的集成電路。搶答器報(bào)警電路由NE555接成音多諧振蕩器構(gòu)成。搶答器數(shù)碼顯示電路由數(shù)碼管組成，輸入的BCD碼自動(dòng)地由 CD4511部電路譯碼成十進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作的八路數(shù)

3、字智能搶答器成形，更具有實(shí)用性。關(guān)鍵字：CD4511 數(shù)碼顯示電路 報(bào)警電路 數(shù)字編碼電路第1章 緒論. 課題研究的相關(guān)背景在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)中，知識(shí)競(jìng)賽，評(píng)選優(yōu)勝，選拔人才之類的活動(dòng)愈加頻繁。在競(jìng)賽中，都是多個(gè)選手一起參加，如果采用舉手回答問題的這個(gè)方式來進(jìn)行競(jìng)賽已經(jīng)不適應(yīng)社會(huì)的需要。并且在主持人提出的問題時(shí)候，如果讓選手用舉手等方法來進(jìn)行搶答，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。而在當(dāng)今社會(huì)里，比賽要追求準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，這時(shí)候智能搶答器就派上用場(chǎng)了。智能搶答器是一種應(yīng)用十分廣泛的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)合中，它都能客觀、迅速地判別出最先獲得發(fā)言權(quán)的

4、選手。早期的搶答器只是由幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等器件組成的，能通過發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手?，F(xiàn)在大多數(shù)智能搶答器都由單片機(jī)或數(shù)字集成電路構(gòu)成的，并且新增了許多功能，如選手顯示，搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)，選手得分顯示等功能。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的搶答器向著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了智能搶答器的制造成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識(shí)競(jìng)賽越來越多，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型搶答器肯定很有市場(chǎng)。因此，我選擇簡(jiǎn)易邏輯數(shù)字搶答器這一課題。八路智能搶答器主要由數(shù)字優(yōu)先編碼電路、鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)電路于一體的CD4511集成電路、數(shù)碼顯示電路和報(bào)警電路組成。優(yōu)先編碼電路、CD4511集成電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)

5、在數(shù)碼顯示管上輸出，用報(bào)警電路對(duì)時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，這樣就構(gòu)成了八路智能搶答器電路。1.2 選題的目的和意義通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我了解到了八路智能搶答器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，也初步掌握八路智能搶答器的調(diào)整與測(cè)試方法，提高實(shí)踐動(dòng)手能力和思考問題的能力。同時(shí)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，也讓我鞏固了以前學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，建立邏輯數(shù)字電路的理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解了八路智能搶答器各單元電路之間的關(guān)系與相互影響。初步掌握了八路智能搶答器的調(diào)整與測(cè)試方法。本畢業(yè)設(shè)計(jì)通過參考大量文獻(xiàn)對(duì)八路智能搶答器的工作原理進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，通過詳細(xì)的調(diào)查和權(quán)威技術(shù)資料與相關(guān)情報(bào)的收集，為我們更深刻的了解電子技術(shù)提供了很好的平臺(tái)，使得更好

6、的讓理論與實(shí)踐相結(jié)合。1.3 課題研究的容八路智能搶答器是采用了CD4511集成芯片來實(shí)現(xiàn)功能要求的，在搶答過程中，每個(gè)選手都有一個(gè)搶答按鈕。在主持人按下復(fù)位鍵宣布搶答開始的時(shí)候，選手就開始進(jìn)行搶答，在指定時(shí)間選手進(jìn)行搶答，數(shù)碼顯示屏上會(huì)顯示最先搶答選手的編號(hào)。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的編號(hào)，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按復(fù)位鍵，新一輪搶答開始。通過研究后發(fā)現(xiàn)，采用數(shù)字電路技術(shù)設(shè)計(jì)的搶答器與目前常用的搶答器相比優(yōu)點(diǎn)還是有很多的。首先，設(shè)計(jì)電路連接簡(jiǎn)單，因?yàn)椴捎昧薈D4511集成芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)的，大多數(shù)功能單元都能通過數(shù)字電路完成，第二，工作性能可靠，抗干擾能

7、力優(yōu)于目前搶答器。所以本研究是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性和實(shí)用性。本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和容如下:第一章：緒論。簡(jiǎn)要介紹了八路智能搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀；簡(jiǎn)要概述了本畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究容。第二章：搶答器系統(tǒng)概述。說明了八路智能搶答器的工作過程和主要功能。第三章：搶答器的單元電路設(shè)計(jì)。詳細(xì)概述了本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，八路智能搶答器各單元電路的設(shè)計(jì)。第四章：搶答器的電路設(shè)計(jì)圖。展示了八路智能搶答器的電路圖、工作原理電路圖、PCB板電路圖，更形象的表現(xiàn)出電路設(shè)計(jì)的思路。第五章：總結(jié)與展望?？偨Y(jié)課題設(shè)計(jì)，指出設(shè)計(jì)中的一些問題，提出改善的意見，并展望搶答器的未來設(shè)計(jì)。1.4搶答器目前存在的主要問題隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，促

8、使人們開始學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)。搶答器是一個(gè)機(jī)關(guān)學(xué)校開展智力競(jìng)賽活動(dòng)必不可少的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于學(xué)校、教育部門、企事業(yè)工會(huì)組織、俱樂部等單位組織舉辦各種知識(shí)、技術(shù)競(jìng)賽與文娛活動(dòng)時(shí)作搶答使用。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，質(zhì)量較差。作為一個(gè)單位若專購一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使搶答器損壞，再購置的麻煩和與時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展。目前多數(shù)智能搶答器存在一下幾點(diǎn)不足：首先，現(xiàn)場(chǎng)線路連接復(fù)雜。因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場(chǎng)的不同位置，每個(gè)選手與控制臺(tái)之間要有長(zhǎng)長(zhǎng)的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場(chǎng)的美觀，而且降

9、低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場(chǎng)人員的走動(dòng)。其次，電路復(fù)雜。因?yàn)楹?jiǎn)單邏輯電路只完成處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手的識(shí)別、譯碼、計(jì)分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。采用簡(jiǎn)單邏輯電路掃描技術(shù)識(shí)別選手搶按時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。最后，容易出現(xiàn)選手搶按成功現(xiàn)象。第2章 搶答器的系統(tǒng)概述2.1 系統(tǒng)的主要功能簡(jiǎn)介八路智能搶答器的主要功能有如下三點(diǎn)：1. 可同時(shí)供8名選手參加比賽，其相應(yīng)的編碼分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)。2. 給主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。3. 搶答

10、器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。2.2搶答器的工作原理簡(jiǎn)介如圖2-1所示為搶答器的結(jié)構(gòu)框圖。電路完成了基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。而報(bào)警電路則是起到提示作用。其工作原理為：接通電源后，當(dāng)主持人按下復(fù)位鍵，宣布"開始"搶答器工作。選手即可開始搶答，當(dāng)選手按下?lián)尨疰I后，搶答器完成：編碼、優(yōu)先鎖存、譯碼、數(shù)碼顯示。當(dāng)一輪搶答之后，只有主持人按下復(fù)位鍵，才能進(jìn)行下一輪搶答，否則搶答無效。圖2-1 搶答器

11、結(jié)構(gòu)框圖2.3 搶答器系統(tǒng)的需求分析1、在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效。2、可以顯示是哪位選手有效搶答，正確按鍵后有訊響聲。3、按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。4、只有主持人按下復(fù)位鍵，下一輪搶答才能開始進(jìn)行。2.4 搶答器的工作流程搶答器的基本工作原理:在上電之后，系統(tǒng)開始運(yùn)行，在搶答過程中，會(huì)有多個(gè)信號(hào)同時(shí)或不同時(shí)送入主電路中，搶答器部電路和CD4511集成芯片會(huì)開始工作，并識(shí)別、記錄第一個(gè)。在整個(gè)搶答器工作過程中，編碼電路、優(yōu)先鎖存譯碼電路、顯示電路、報(bào)警電路都會(huì)運(yùn)行。搶答器的工作流程分為正常搶答流程、主持人復(fù)位等幾部分，如圖2-2所示。圖2-2 搶答器

12、的工作流程2.5 搶答器的工作過程1、開始上電之后，主持人按復(fù)位鍵，搶答開始。如有選手按下?lián)尨疰I，報(bào)警電路會(huì)發(fā)出訊響聲，并且數(shù)碼顯示電路上會(huì)顯示成功搶答的選手的編號(hào)。2、當(dāng)有選手搶答成功之后，系統(tǒng)就進(jìn)行了優(yōu)先鎖存，其他搶答選手搶答無效。3、如果主持人未按下復(fù)位鍵，而有人按了搶答按鍵，此次搶答無效，只有當(dāng)主持人按下了復(fù)位鍵，選手才能進(jìn)行順利搶答?？偠灾?，本課題利用簡(jiǎn)單邏輯數(shù)字電路設(shè)計(jì)了智能搶答器，該搶答器具有基本的強(qiáng)大功能，提高了系統(tǒng)的可靠性、簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本，但是此搶答器功能還不夠強(qiáng)大，還有很多功能無法實(shí)現(xiàn)，需要我們繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究。第3章 搶答器的單元電路設(shè)計(jì)八路智能搶答器主要由數(shù)

13、字編碼電路、譯碼優(yōu)先鎖存驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼顯示電路和報(bào)警電路組成?，F(xiàn)簡(jiǎn)單介紹八路智能搶答器設(shè)計(jì)中的各單元電路的設(shè)計(jì)的情況。3.1搶答器設(shè)計(jì)中的數(shù)字編碼電路參考電路如圖3-1所示，S1S8組成18路搶答器，D1D12組成數(shù)字編碼器。該電路完成的功能是：通過編碼二極管編成BCD碼，將高電平加到CD4511所對(duì)應(yīng)的輸入端。從CD4511的引腳可以看出，引腳6，2，1，7分別為BCD碼的 D、C、B、A位（D這高位，A為低位，即D、C、B、A分別代表BCD碼8、4、2、1位）。工作過程：當(dāng)電路上電，主持人按下復(fù)位鍵，選手就可以開始搶答。當(dāng)選手1按下S1搶答鍵，高電平通過編碼二極管D1加到CD4511集成芯

14、片的7腳（A位），7腳為高電平，1、2、6腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0001”；當(dāng)選手2按下S2搶答鍵，高電平通過編碼二極管D2加到CD4511集成芯片的1腳（B位），1腳為高電平，2、6、7腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0010”；當(dāng)選手3按下S3搶答鍵，高電平通過編碼二極管D3、D4加到CD4511集成芯片的1、7腳（B、A位），1、7腳為高電平，2、6腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0011”；當(dāng)選手4按下S4搶答鍵，高電平通過編碼二極管D5加到CD4511集成芯片的2腳（C位），2腳為高電平，1、6、7腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入

15、BCD碼為“0100”；當(dāng)選手5按下S5搶答鍵，高電平通過編碼二極管D6、D7加到CD4511集成芯片的2、7腳（C、A位），2、7腳為高電平，1、6腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0101”； 當(dāng)選手6按下S6搶答鍵，高電平通過編碼二極管D8、D9加到CD4511集成芯片的1、2腳（B、C位），1、2腳為高電平，6、7腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0110”； 當(dāng)選手7按下S7搶答鍵，高電平通過編碼二極管D10、D11、D12加到CD4511集成芯片的1、2、7腳（B、C、A位），1、2、7腳為高電平，6腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0111”；

16、 當(dāng)選手8按下S8搶答鍵，高電平加到CD4511集成芯片的6腳（D位），6腳為高電平，1、2、7腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“1000”。輸入的BCD碼就是鍵的，并自動(dòng)地由 CD4511部電路譯碼成十進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。圖4-1數(shù)字編碼系列電路圖3-1數(shù)字編碼系統(tǒng)電路輸入輸出S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 D C B A1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0

17、0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 0表3-1數(shù)字編碼電路功能真值表3.2搶答器設(shè)計(jì)中的譯碼/優(yōu)先/鎖存電路CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼與驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖3-2-1所示。其中A、B、C、D為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)

18、碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)， B1端應(yīng)加高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d段消隱，所以顯示6、9這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀。（1）、CD4511的引腳圖圖3-2-1CD4511的引腳圖 CD4511 是常用的七段顯示譯碼驅(qū)動(dòng)器，它的部除了七段譯碼電路外，還這有鎖存電路和輸出驅(qū)動(dòng)器部分，具有輸出電流

19、大，最大可達(dá)25mA,可直接驅(qū)動(dòng)LED 數(shù)碼管。CD4511 由4 個(gè)輸入端A/B/C/D 和7 個(gè)輸出端ag，它還具有輸入BCD 碼鎖存、燈測(cè)試和熄滅控制功能，它們分別由鎖存端LE、燈測(cè)試LT、熄滅控制端BI 來控制各引腳的名稱：其中7、1、2、6分別表示BCD碼的A、B、C、D位；5、4、3分別表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表示 a、b、c、d、e、f、g；上邊的引腳表示輸入，下邊的引腳表示輸出；還有兩個(gè)引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。其功能介紹如下：BI：4腳是消隱輸入控制端。當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀

20、態(tài)，不顯示數(shù)字。LT：3腳是測(cè)試輸入端。當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。如果該端為低電平，則譯碼器輸出全為高電平，該端擁有最高級(jí)別權(quán)限，只要它為0，既有上述現(xiàn)象，而與其余所有輸入端狀態(tài)無關(guān)。這一功能主要用于測(cè)試目的，因此正常使用中應(yīng)接高電平。LE：5腳是鎖定控制端。當(dāng)BI、LT為1時(shí)，若該端為高電平，則加在A、B、C、D端的外部編碼信息不能進(jìn)入譯碼，所以譯碼器的輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)LE=0時(shí)，則A、B、C、D端的BCD碼一經(jīng)改變，譯碼器就立即輸出新的譯碼值。A、B、C、D：為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸

21、出端，輸出為高電平1有效。圖3-2-2 CD4511部電路圖圖3-2-3 CD4511部邏輯圖（2）、譯碼驅(qū)動(dòng)功能編碼器實(shí)現(xiàn)了對(duì)開關(guān)信號(hào)的編碼，并以BCD碼的形式輸出，為了將輸出的BCD碼能夠顯示出來，需要用譯碼顯示電路，選擇常用的七段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器CD4511作為譯碼電路。CD4511真值表如圖3-2-4所示。CD4511譯碼用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組合，得出四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。圖3-2-4CD4511真值表（3）、鎖存優(yōu)先功能由于搶答器都是多路即須滿足多位搶答者搶答要求，這就有一個(gè)先后判定的鎖存優(yōu)先電路，確保第一個(gè)搶答

22、信號(hào)鎖存住。同時(shí)數(shù)碼顯示并拒絕后面搶答信號(hào)的干擾。CD4511部電路與Q1，R7，R8，D13，D14組成的控制電路（見圖3-2-5CD4511真值表）可完成這一功能。當(dāng)搶答鍵都未按下時(shí)，因?yàn)镃D4511的BCD碼輸入端都有接地電阻（10K），所以BCD碼的輸入端為“0000”，則CD4511的輸出端a、b、c、d、e、f均為高電平，g為低電平。通過對(duì)0-9這 10個(gè)數(shù)字的分析（見圖4-2-5鎖存優(yōu)先功能電路圖）可以看到，只當(dāng)數(shù)字為0時(shí)，才出現(xiàn)d為高電平，而g為低度電平，這時(shí)Q1導(dǎo)通，D13、D14的陽極均為低電平，使CD4511的第5腳（即LE端）為低電平“0”，這種狀態(tài)下，CD4511沒有

23、鎖存而允許BCD碼輸入。在搶答準(zhǔn)備階段，主持人會(huì)按復(fù)位鍵，數(shù)顯為“0”態(tài)，正是這種情況下，搶答開始，當(dāng)S1-S8任一鍵按下時(shí)，CD4511的輸出端d為低電平或輸出端g為高電平，這兩種狀態(tài)必有一個(gè)存在或都存在，迫使CD4511的第5腳（即LE端）由0到1，反映搶答鍵信號(hào)的BCD碼允許輸入，并使CD4511的a、b、c、d、e、f、g 七個(gè)輸出鎖存保持在LE為0時(shí)輸入的BCD碼的顯示狀態(tài)。例如S1按下，數(shù)碼管應(yīng)顯示1，此時(shí)僅e、f為高電平，而d為低電平，此時(shí)三極管Q1的基極亦為低電平，集電極為高電平，經(jīng)D13加至CD4511第5腳（即LE端），即LE由0-1狀態(tài)，則在LE為“0”時(shí)輸入給CD451

24、1的第一個(gè)BCD碼數(shù)據(jù)被判定優(yōu)先而鎖存，所以數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)S1送來的信號(hào)是1，S1之后的任一按鍵信號(hào)都不顯示。為了進(jìn)行下一題的搶答，主持人需要按下復(fù)位鍵S9，清除鎖存器的數(shù)值，數(shù)顯先是熄滅一下，再復(fù)顯“0”狀態(tài)，此后若S5鍵第一個(gè)按下，這時(shí)應(yīng)立即顯“5”，與此同時(shí)CD4511的輸出端14腳g為高電平，10腳d為低電平，12腳b為低電平，Q1截止，并通過D14使CD4511的第4腳為高電平，此時(shí)LE呈01狀態(tài)，于是電路判定優(yōu)先鎖存，后邊輸入的其它按鍵信號(hào)被封住，可見電路“優(yōu)先鎖存”后，任何搶答鍵均失去作用。圖3-2-5鎖存優(yōu)先功能電路圖3.3搶答器設(shè)計(jì)中的數(shù)碼顯示電路共陰式LED數(shù)碼管的原理圖（

25、圖3-3-1數(shù)碼顯示管原理圖），使用時(shí)，共陰極接地，7個(gè)陽極ag由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管接0.5寸共陰數(shù)碼管。圖3-3-2數(shù)碼顯示管的結(jié)構(gòu)圖顯示字符gfedcba001111111000011021011011310011114110011051101101611111017000011181111111圖3-3-3共陰極數(shù)碼管顯示字段碼3.4搶答器設(shè)計(jì)中的報(bào)警電路參考電路如圖3-4-1所示，搶答器報(bào)警電路由NE555接成音多諧振蕩器，其中R16=R17=10K，揚(yáng)聲器通過100UF的電容器接在NE555 IC的3腳與地（GND）之間。C1=0.01，R16 沒有直接和

26、電源相接，而是通過四只1N4148組成二極管或門電路，四只二極管的陽極分別接CD4511的1，2，6，7腳，任何搶答按鍵按下，報(bào)警電路都能振蕩發(fā)出訊響聲。圖3-4-1搶答器報(bào)警電路由NE555接成音多諧振蕩器構(gòu)成的報(bào)警電路如圖3-4-1所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（RI2R2）C，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。555構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理如圖3-4-2所示：接通電源Vcc后，Vcc經(jīng)電阻R1和R2對(duì)電容C充電，其電壓uc由0按指數(shù)律上。當(dāng)uc2/3 Vcc時(shí)，電壓比較器C1和C2的輸出分別為uc1=0,

27、uc2=1,基本RS觸發(fā)器被置0，Q等于0，Q非等于1，輸出uO躍到低電平UOL。于此同時(shí)。放電管V導(dǎo)通，電容C經(jīng)電阻R2和放電管V放電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。隨著電容C的放電，uc隨之下降。當(dāng)uc下降到uc1/3Vcc時(shí)，則電壓比較器C1和C2的輸出uc1=1和uc2=0，基本RS觸發(fā)器被置為1，Q等于1，Q非等于0，輸出uO由低電平UOL躍到高電平UOH。同時(shí)因Q非等于0，放電管V截止，電源Vcc又經(jīng)過R1和R2對(duì)電容C充電。電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。因此，電容C上的電壓uc在2/3Vcc和1/3Vcc之間來回充電和放電，從而使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。圖3-4-2 555定時(shí)器工作原理圖將NE555多諧振蕩器與成音多諧振蕩器連接起來，前一個(gè)振蕩器的輸出接到后一個(gè)振蕩器的復(fù)位端，后一個(gè)振蕩器的輸出接到揚(yáng)聲器上。這樣，只有當(dāng)前一個(gè)振蕩器輸出高電平時(shí)，才驅(qū)動(dòng)后一個(gè)振蕩器振蕩，揚(yáng)聲器發(fā)聲；而前一個(gè)振蕩器輸出低電平時(shí)，導(dǎo)致后面振蕩器復(fù)位并停止振蕩，此時(shí)揚(yáng)聲器無音頻輸出。第4章 搶答器的電路設(shè)計(jì)圖通過對(duì)電路的功能分析，我們運(yùn)用Protel 99 SE軟件對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了電路的走線圖和PCB板圖，并且進(jìn)行PCB板刻錄，開始進(jìn)行焊接，做出了實(shí)物電路板。4.1搶答器工作原理電路圖通過對(duì)電路的一些功能需求分析，我們運(yùn)用了Protel 99 SE軟件對(duì)