八路搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)題目八路搶答器學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)院（系）指導(dǎo)教師完畢時(shí)間目錄1課程設(shè)計(jì)的目的 32課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與規(guī)定 33設(shè)計(jì)方案與論證 34設(shè)計(jì)原理與功能闡明 44.1重要元器件選用及原理 44.2八路搶答器的原理方框圖 65單元電路設(shè)計(jì) 75.1CD4511單元控制電路 75.2數(shù)碼顯示單元電路 95.3由555定期器控制的報(bào)警單元電路 96硬件的制作與調(diào)試 107總結(jié) 11參照文獻(xiàn) 12附錄1：總體電路原理圖 13附錄2：CD4511真值表 14附錄3：元器件清單 151課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我理解到了八路智能搶答器的構(gòu)造構(gòu)成和工作原理，也初步掌握八路智能搶答器的調(diào)整及測(cè)試措施，提高實(shí)踐動(dòng)手能力和思索問(wèn)題的能力。同步通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，也讓我鞏固了此前學(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，理解了八路智能搶答器各單元電路之間的關(guān)系及互相影響。初步掌握了八路智能搶答器的調(diào)整及測(cè)試措施。本課程設(shè)計(jì)通過(guò)參照大量文獻(xiàn)對(duì)八路智能搶答器的工作原理進(jìn)行了系統(tǒng)的簡(jiǎn)介，通過(guò)詳細(xì)的調(diào)查和權(quán)威技術(shù)資料及有關(guān)情報(bào)的搜集，為我們更深刻的理解電子技術(shù)提供了很好的平臺(tái)，使得更好的讓理論與實(shí)踐相結(jié)合。2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與規(guī)定1.可容納八組參賽的數(shù)字式搶答器；2.電路具有第一搶答信號(hào)的鑒別與保持功能；3.系統(tǒng)就進(jìn)行優(yōu)先鎖存，其他搶答選手搶答無(wú)效；4.具有一定的定期功能。3設(shè)計(jì)方案與論證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(wú)效。3．假如主持人未按下復(fù)位鍵，而有人按了搶答按鍵，本次搶答無(wú)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。4設(shè)計(jì)原理與功能闡明4.1重要元器件選用及原理1.CD4511CD4511是一種用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示屏的BCD碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的上拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示屏。CD4511是一片CMOS、BCD、鎖存、7段譯碼、驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖4-1-1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)，顯示屏正常顯示，加低電平時(shí)，顯示屏一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示屏與否有故障。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)，BI端應(yīng)加高電平。此外CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)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)傳播數(shù)據(jù)。a～g是7段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。此外，CD4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“圖4-1-1CD4511的引腳圖各引腳的名稱：其中7、1、2、6分別表達(dá)BCD碼的A、B、C、D位；5、4、3分別表達(dá)LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表達(dá)a、b、c、d、e、f、g；上邊的引腳表達(dá)輸入，下邊的引腳表達(dá)輸出；尚有兩個(gè)引腳8、16分別表達(dá)的是VDD、VSS。其功能簡(jiǎn)介如下：BI：4腳是消隱輸入控制端。當(dāng)BI=0時(shí)，不管其他輸入端狀態(tài)怎樣，七段數(shù)碼管均處在熄滅（消隱）狀態(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)怎樣，七段均發(fā)亮，顯示“8”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，因此譯碼器的輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)LE=0時(shí)，則A、B、C、D端的BCD碼一經(jīng)變化，譯碼器就立即輸出新的譯碼值。2．555定期器圖4-1-2555定期器工作原理圖555構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理：接通電源V后，經(jīng)電阻和對(duì)電容C充電，其電壓由0按指數(shù)律上。當(dāng)時(shí)，電壓比較器和的輸出分別為=0，=1，基本RS觸發(fā)器被置0，Q等于0，Q非等于1，輸出躍到低電平。于此同步。放電管V導(dǎo)通，電容C經(jīng)電阻和放電管V放電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。伴隨電容C的放電，隨之下降。當(dāng)下降屆時(shí)，則電壓比較器和的輸出=1和=0，基本RS觸發(fā)器被置為1，Q等于1，Q非等于0，輸出由低電平躍到高電平。同步因Q非等于0，放電管V截止，電源又通過(guò)和對(duì)電容C充電。電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。因此，電容C上的電壓在和之間來(lái)回充電和放電，從而使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。4.2八路搶答器的原理方框圖搶答按鍵搶答按鍵編碼電路優(yōu)先鎖存電路顯示電路譯碼電路復(fù)位鍵控制電路報(bào)警電路5單元電路設(shè)計(jì)5.1CD4511單元控制電路CD4511具有鎖存、譯碼、消隱等功能，，一般以反相器作輸出級(jí)，用以驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。（1）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碼可以顯示出來(lái)，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真值表如圖附錄2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。（2）、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規(guī)定，這就有一種先后鑒定的鎖存優(yōu)先電路，保證第一種搶答信號(hào)鎖存住。同步數(shù)碼顯示并拒絕背面搶答信號(hào)的干擾。CD4511內(nèi)部電路與Q1，R7，R8，D13，D14構(gòu)成的控制電路（見圖附錄2）可完畢這一功能。當(dāng)搶答鍵都未按下時(shí)，由于CD4511的BCD碼輸入端均有接地電阻（10K），因此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(guò)對(duì)0~9這10個(gè)數(shù)字的分析（見圖5-1-1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(yáng)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沒有鎖存而容許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)，正是這種狀況下，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)必有一種存在或都存在，迫使CD4511的第5腳（即LE端）由0到1，反應(yīng)搶答鍵信號(hào)的BCD碼容許輸入，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CD4511的第一種BCD碼數(shù)據(jù)被鑒定優(yōu)先而鎖存，因此數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)S1送來(lái)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，清除鎖存器內(nèi)的數(shù)值，數(shù)顯先是熄滅一下，再?gòu)?fù)顯“0”狀態(tài)，此后若S5鍵第一種按下，這時(shí)應(yīng)立即顯“5”，與此同步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(guò)D14使CD4511的第4腳為高電平，此時(shí)LE呈0—1狀態(tài)，于是電路鑒定優(yōu)先鎖存，后邊輸入的其他按鍵信號(hào)被封住，可見電路“優(yōu)先鎖存”圖5-1-1鎖存優(yōu)先功能5.2數(shù)碼顯示單元電路共陰式LED數(shù)碼管的原理圖（圖5-2-1數(shù)碼顯示管原理圖），使用時(shí)，共陰極接地，7個(gè)陽(yáng)極a~g由對(duì)應(yīng)的BCD七段譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管接0.5寸共陰數(shù)碼管。圖5-2-1數(shù)碼顯示管原理圖圖5-2-2數(shù)碼顯示管的構(gòu)造5.3由555定期器控制的報(bào)警單元電路搶答器報(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(guò)100UF的電容器接在NE555IC的3腳與地（GND）之間。C1=0.01，R16

沒有直接和電源相接，而是通過(guò)四只1N4148構(gòu)成二極管或門電路，四只二極管的陽(yáng)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5-3-1搶答器報(bào)警電路6硬件的制作與調(diào)試根據(jù)設(shè)計(jì)好的電路圖，將各個(gè)元件由小到大依次焊接到電路板上，將所有元件焊接好后用導(dǎo)線將各個(gè)元件連接起來(lái)，然后進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時(shí)，先由主持人按動(dòng)清零開關(guān)，使數(shù)碼顯示屏示數(shù)為零，然后由八個(gè)選手分別掌控八個(gè)開關(guān)按鈕，當(dāng)主持人公布口令時(shí)，八個(gè)選手分別搶答，通過(guò)CD4511將第一種按下開關(guān)選手的序號(hào)鎖存起來(lái)，然后傳送給LED數(shù)碼顯示管進(jìn)行顯示。7總結(jié)通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的邏輯關(guān)系等有了一定的認(rèn)識(shí)，溫習(xí)了此前學(xué)的知識(shí)，但在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，碰到了諸多的問(wèn)題，有某些知識(shí)都已經(jīng)不太清晰了，不過(guò)通過(guò)某些資料又重新的溫習(xí)了一下數(shù)字電路部分的內(nèi)容。在這次設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更深入了，同學(xué)之間互相協(xié)助，有什么不懂的大家在一起商議，聽聽不一樣的見解對(duì)我們更好的理解知識(shí)，因此在這里非常感謝協(xié)助我的同學(xué)。對(duì)于本次課程設(shè)計(jì)，基本上完畢了所有任務(wù)及規(guī)定。懂得了團(tuán)體合作精神的重要性，第一次懂得了手中的電烙鐵，手中的導(dǎo)線是有生命的。

通過(guò)查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自己的自學(xué)能力和動(dòng)手能力。并且由原先的被動(dòng)的接手知識(shí)轉(zhuǎn)換為積極的尋求知識(shí)，這可以說(shuō)是在學(xué)習(xí)措施上的一種很大的突破。在以往的老式學(xué)習(xí)模式下，我也許記住諸多書本的知識(shí)，不過(guò)通過(guò)實(shí)訓(xùn)，我學(xué)會(huì)了怎樣把學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問(wèn)題。把握重點(diǎn)、攻克難關(guān)、學(xué)到用到、活學(xué)活用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中由于時(shí)間倉(cāng)促有諸多地方難免有局限性之處，但在后來(lái)的工作中，我會(huì)嚴(yán)格規(guī)定自己，追求完美。對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收愈加可喜。在此要尤其感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我們的指導(dǎo)，在此向老師說(shuō)一聲，老師您辛勞了！當(dāng)然我也要感謝我們同組的人的積極合作。在老師的啟發(fā)和我們共同的努力下，我們才能順利的完畢畢業(yè)設(shè)計(jì)。在后來(lái)的工作中，我一定會(huì)愈加努力的學(xué)習(xí)，充足的發(fā)揮自己的專長(zhǎng)。參照文獻(xiàn)[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社,[2]彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社,[3]陳先龍.電子技術(shù)基礎(chǔ)試驗(yàn)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,[4]陳光明.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,[5]謝自美.電子線路設(shè)計(jì)·試驗(yàn)·測(cè)試（第三版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社,附錄1：總體電路原理圖附錄2：CD4511真值表INOUTLEBILIDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱0110000111111000110001011000010110010110110120110011111100130110100011001140110101101101150110110001111160110111111000070111000111111180111001111001190111010000