2022年八路数显抢答器设计 .pdf

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1、八路数显抢答器设计一、设计要求与内容1、设计要求（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 S0 S7 表示。（2） 设置一个系统清除和抢答控制开关K9，该开关由主持人控制。（3） 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示， 并在七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存， 优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。2、内容（1）555定时器的原理555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为

2、2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3 。若触发输入端TR 的电压小于 VCC /3，则比较器A2 的输出为1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于 VCC /3，则 A1 的输出为1，A2 的输出为0，可将 RS 触发器置 0，使输出为0 电平。555 的内部结构可等效成23 个晶体三极管 .17 个电阻 .两个二极管 .组成了比较器.RS触发器 .等多组单元电路 .特别是由三只精度较高5k 电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压 .所以称之为 555. 名师资料总结 - - -精品资

3、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - （2）LED 数码管的结构及工作原理LED 数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED 数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。A、静态显示驱动：态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O 埠

4、进行驱动，或者使用如BCD 码二-十进位 *器*进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O 埠多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要5 8=40 根 I/O 埠来驱动，要知道一个89S51 单片机可用的 I/O埠才 32 个呢。故实际应用时必须增加 *驱动器进行驱动， 增加了硬体电路的复杂性。B、动态显示驱动：数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8 个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM 增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所

5、有数码管都接收到相同的字形码， 但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。（3）译码驱动电路 CD4511介绍七段显示译码器 CD4511是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成显示译码器驱动器， 是一种以 CMOS 制成的中规模集成电路， 它的功能是将 4 位二进制 BCD码转换成显示器所需要的七段驱动信号ag，它与共阴极数码显示管配合使用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

6、 - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - （4）抢答器组成编码电路：在实际设计中，编码电路一般可以直接使用专用数字集成电路。锁锁存以及锁存电路： 当某一开关首先按下时， 触发锁存电路被触发， 在输出端产生相应的开关电平信息， 同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。若有多个开关同时按下时， 则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。开关阵列电路： 该电路由多路开关所组成， 每一竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。当任一

7、开关按下时，相应的输出为低电平，否则为高电平。编码器：编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD 码，以提供数字显示电路所需要的编码输入。译码驱动电路将编码器输出的8421BCD 码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。译码驱动及显示单元：编码器实现了对开关信号的编码并以BCD 码的形式输出。为了将编码显示出来， 需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - -

8、- - - - - - 示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。一般这种译码通常称为7 段译码显示驱动器。常用的 7 段译码显示驱动器有CD4511等。解锁电路： 当触发锁存电路被触发锁存后，若要进行一下轮的重新抢答，则需将锁存器解锁。可将使能端强迫置1 或置 0（根据具体情况而定） ，使锁存顺处于等待歉收状态即可。二、设计原理与电路图1、原理：数字抢答器核心部件采用了一块数字CMOS 集成电路，该集成电路是一块四 /七段 BCD 锁存译码驱动器CD4511，CD4511、为BCD 码的编码输入端，脚LT 为试灯脚，脚 BI 为消隐脚，脚LE 为锁存控制端，用来驱动数码管显示字符。 其中 LT、

9、BT 接高电平有效， LE 接低电平选通、高电平锁存。当给ABCD 输入端输入 BCD 编码时， CD4511 经内部电路译动并通过输入端显示对应的字符。 本电路即是用该原理来实现抢答任务的。当电源接通时 ABCD 均通过电阻接地，各输入端为“0”所以输出为“ 0” ，抢答器开始工作，这时如果按下任何一个抢答开关，比如按下开关“2”则对应着 BCD 编码是A=0、B=1、C=0、D=0，即代表了二进制数据0010 输入端 A 端就转变为高电平，通过译码在数码管中就显示相应的十进制“2” ，表示 2 号抢答成功。 在电路上还用二极管 VD13、VD14 和 VT1 构成锁存出发通道，只要是18中

10、任一数字出现都会使锁存段出现高电平， 数据被锁存， 所以只要一人抢答在前， 后面的人按下开关都不起作用。 K9 是复位开关，一旦问题回答完毕，主持人按下K9，电路回到初始状态，进行下一轮抢答。2、电路图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 三、安装与调试1、调试步骤名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -

11、第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - （1）检查电路，将安装好的抢答器和电路原理图对照检查下列内容：A.检查各级晶体管的型号，安装位置和管脚是否正确；B.检查各级中周的安装顺序，初次级的引出线是否正确；C.检查二极管、三极管、电解电容的引线正、负接法是否正确；D.做些基本调试，如有无虚焊、错焊、漏焊、多焊等；（2）把应该固定的地方牢固的封住；四、总结通过两天的课程设计， 使我对数字电路有了进一步的了解，在设计抢答器的过程中，通过查阅资料、上网搜索等，我对各电路器件及原理有了更深一层的认识，既增强了我的理解能力， 也增强了我的动手能力， 使我能更好的运用所学的知识。在此我要感谢老师的指导和同学的帮助，我相信这次实践会给我的未来的学习带来很多启发，我会在以后的工作学习中更好的理论联系实际，证明自己的能力。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -