人智力竞赛抢答器的设计(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上2008级数字与模拟电 子电路课程设计数字与模拟电子线路课程设计报告书课题名称 8人智力竞赛抢答器的设计姓 名彭先觉学 号 *09院、系、部物理与电信工程系专 业通信工程指导教师崔宪普2010年1月7号 一、设计任务及要求：设计任务：设计一个具有锁存与显示功能的8人防作弊逻辑抢答电路。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1 8表示。每个参赛者控制一个按钮，用按动按钮发出抢答信号。2. 设置一个系统清除和抢答控制开关So，该开关由主持人控制。3. 抢答器具有锁存与显示功能。竞赛开始后，先由主持人将“开始/清零”按键按下，然后先按动按钮的参

2、赛者将被显示器显示出来，此后其他三人参赛者再按动按钮对电路不起作用。优先抢答的参赛者编号将一直被显示直至主持人将系统清零。另外，在主持人按下“开始/清零”键时，计时器开始计时，时间为三十秒，在规定的时间内，仍无人作答，系统将发出蜂鸣声示警，抢答结束。指导教师签名： 2010年1月 7日 二、指导教师评语：指导教师签名： 2009年12 月28日 三、成绩 验收盖章 2010年1月 日 8人智力抢答器的设计1 设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。（2）掌握CD4511芯片的逻辑功能及使用方法。（3）掌握计时器的制作与原理。（4）了解数字抢答器的组成及工作原理。（5）熟悉数字抢答器的设计与制作。

3、2 设计思路（1） 设计主体电路（即抢答器）（2） 设计支路（计时器） 3 设计过程 3.1设计方案抢答器总体方框图如图1所示： 图1 抢答器总体方框图 其工作原理为：当抢答比赛开始时，主持人按下“开始/清零”开关，接通电源，抢答器开始工作，定时器倒计时，如选手在规定的时间内抢答，则抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示等一系列动作，当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答。如在规定的时间内仍无人抢答，则计时器不会停止工作，直至时间结束时蜂鸣器发出声音报警宣告抢答结束，如果再次抢答必须由主持人再次执行上述操作。3.2电路设计抢答器电路如图2所示： 图2 数字抢答器电路图 该电路完成两个功能：

4、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；二是在有选手作答后其他选手按键操作无效。 工作过程：当抢答比赛开始时，主持人按下“开始/清零”按钮，接通电源，抢答器开始工作，选手（编号J1J8）按键作答，率先按键抢答的选手，会在CD4511译码器的输入端输入对应的的二进制编码，如：J1（0001），J2（0010），J3（0011），J4（0100），J5（0101），J6（0110），J7（0111），J8（1000）。通过CD4511的译码，最后在数码显示管上显示，与此同时，译码器的信号反馈回译码器，使译码器“锁码”从而维持数码管显示的数值不变，（只要译码器上有

5、信号输出，则其信号的或非门必为“0” ，反馈信号从CD4511的LE输入，控制译码器的锁码功能） 同时，计时器的电源控制是由电源与数码管反馈信号的“与门”“非门”控制，实现抢答开始时，计时器工作。选手抢答，计时器停止工作的功能。CD4511的逻辑引脚图与真值表如下： 图4 CD4511的逻辑引脚图 LT：做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=，使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正常解码。BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时) 则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使

6、用者控制设定初始值，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。 LE：数据锁码功能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具有数据锁码的记忆功能。当LE=1 时，则IC 中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA数据供译码器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0 转为1 之前的数据。报警计时电路图： 报警电路必须具备以下三项功能： 抢答开始时，主持人按下“开始/清零”开关，计时器开始计时，抢答电路进入正常工作状态。 当参赛选手按动抢答键时，数码显示管显示选手号码，报警计时电路停止工作。 当设定

7、的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，比赛结束。图5的工作原理是：比赛开始时，主按下“开始/清零”按钮，报警计时器电源接通，计时器开始工作，定时电路进行递减计时。在规定时间内如无人作答，则报警器被触发，发声警报，抢答结束。当选手在规定时间内按动抢答键时，抢答器的反馈信号使计时器停止工作。图 5 报警电路电源转换电路图6下所示： 图6 稳压电源转换电路图如图所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。它由电源变压器，桥式整流电路D1D4，滤波电容C1、C2，和一只固定式三端稳压器(7805)极为简捷方便地搭成的。220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1D4和

8、滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压便能在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。4系统调试与结果（1）通过调节电阻设置定时时间（2）调试报警电路。（3） 定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。（4）整个电路设计需要5V的直流电源，所以需要设计一个220V5V的转换电路。5主要仪器与设备数字电路实验箱 或 EDA 软件Multisim10软件CD4511BCD

9、译码器芯片一块，或非门 芯片四快，与门芯片一块，三端稳压器(7805)一个，非门芯片一块，单稳态电路一片，电压表一个。 二极管-13只，稳压二极管一只，51010只,4.7kl只，5.1kl只， 100kl只，10k1只，15k1只， 68kl只。 1uF2只，10 uF2只， 蜂鸣器一个，共阴极显示器只。6设计体会与建议 6.1设计体会在接到这个课题后，我一脸茫然，虽然对于很多从事电路设计的人来说，这或许不是一个复杂的课题，但是对我一个刚接触电路的大二学生来说，平时纯粹的理论学习早已淡化的实际操作，使我在这次设计中到处碰壁，真正只有接触后才知道一个理论与实际的差距，在理论中被忽略的小问题，也

10、许在实际中就会成为一个无法解决的大问题，为了设计这个抢答器，我们从方案的讨论，电路的分析，到最后的电路的仿真测试，真正让我感觉到自己本身知识的匮乏，经验的不足，和自己学习的漏洞，对于电路的分析不够严谨，对元件性质的把握不够具体，现在成为我今后要克服的困难。6.2对设计的建议我希望老师能够在平时的日常教学中多给我们实践的机会，空洞的理论永远比不上实际的技能的掌握，让我们自己去发现可能发现的问题，解决其中的问题，能摆脱平时那种“依葫芦画瓢”的教学模式，真正让我们自己有所创新，有所收获参考文献1胡东华编.数字电子线路考研应试指导M，北京：机械工业出版社，2003年2彭华林等编. 数字电子技术M. 长沙：湖南大学出版社，2004年 3金唯香等编. 电子测试技术M. 长沙：湖南大学出版社，2004年4王贺明编.电工电子技术实验与设计M,北京:兵器工业出版社,1998年5阎石. 数字电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，2001年6赵春华等编.电子技术技术基础仿真实验M。北京，机械工业出版社，2007年7石冰编.模拟电子技术实验M.长沙:湖南大学出版社,2000年专心-专注-专业