八路抢答器

电子课程设计报告题目名称：八路抢答器2011年月日摘要姓名：专业：班级学号：同组人：指导教师：1数字电路产品在生活中有着极其广泛的应用，给人们带来了生活，工作等方面带来了极大的方便。数字电路的发展，使得这门课程对于我们来说是很有必要学好。数字电路设备实现简单，速度和可靠性好。在这次的数字电路制作中，本人制作八路智能抢答器。抢答器在比赛等场合中不可缺少的设备。本文介绍了一种用CD4511常用集成电路设计的可以供八个抢答选手进行抢答的电路装置，该装置由主体电路和扩展电路组成。优先编码电路，锁存器，译码电路将参赛选手的输入信号输入到数码管上。用控制电路和主持人开关启动电路，以上是主体电路的组成。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，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。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。关键字：抢答器，锁存，译码，清零，复位目录前言············································3第一章.设计任务与要求···························4第二章.总体方案设计·····························52第三章.部分电路工作原理························6第四章.总体电路设计及工作原理··················7一．方案一1.抢答器电路··································72.工作原理····································7二．方案二1.抢答器电路·································112.工作原理····································11第五章.课程设计总结·····························15第六章.参考文献·································16第七章.附录······································17一．实验器材·································17二．元件引脚·································17三．电路总图·································18前言为了适应现代电子技术飞速发展的需要，更好的培养出21世纪的应用型人才，每个高校都开设了《数字电子技术基础》这门课程。判断一名21世纪的大学生是否符合应用型人才的标准，数字电子技术的实际应用能力也在其中起到了举足轻重的地位！随着数字电子技术的发展，数字电路产品在生活中有着极其广泛的应用，包括计算机、数字通信、智能仪器仪表、自动控制及航天等领域中。这些给人们的生活，工作等方面带来了极大的方便，人们也利用了数字电子技术3以及相关的知识解决了一些实际问题。科学技术是第一生产力。以前的三次工业革命就使我们的社会发生了翻天覆地的变化，使我们由手工时代进入了现代的电器时代。同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用，只有科技发展了才能使一个国家变得强大。而作为二十一世纪的主义，作为一名大学生，不仅仅要将理论知识学会，更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中，使理论与实践能够联系起来。电子课设是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论与实践相结合的环节，是真正锻炼学生实践能力的环节。抢答器是一种能使任何比赛及竞争性的游戏体现公平、公正的电子装备。在比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。同时还应设计记分、犯规和奖惩记录等多种功能。第一章.设计任务与要求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S，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，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优4先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。第二章.总体方案设计与论证5如图所示为总体方框图。其工作原理为：1.接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于静止状态，编号显示器和指示灯灭，等主持人将开关置“开始”位置后，抢答器处于等候状态，此时额可以进行抢答。2.抢答器完成，优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上。3.如果再次抢答必须由主持人操作“清除”和“开始”状态的开关，即需要主持人清零。第三章.部分电路工作原理1.开关阵列电路该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S0—S7的代号分别是8、1、2、6、7，即抢答着的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）。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。62．触发锁存电路当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息。同时为了防止其它开关随后触发而产生紊乱，让最先产生的输出电平返回来将触发锁存器的电路锁定。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，结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到了优先判断的效果。3．数码显示器数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管。本设计提供的为LED数码管，如图4所示。它显示最先抢答者的相应的代号，方便主持人宣布最先抢答者。LED显示器第四章.总体电路设计一．方案一1.抢答器电路72．工作原理CD4511引脚图其功能介绍如下：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。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。81.CD4511的引脚CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如3-2所示。各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。CD4511的工作原理1.CD4511的工作真值表如表3-29表3-2CD4511的真值表2.锁存功能译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。如图3-3（3）译码CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。（4）消隐BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。消隐控制电路如图3-4所示。消隐输出J的电平为J==（C+B）D+BI如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D据上式，当输入BCD代码从1010---1111时，J端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。SB1～SB8组成1～8路抢答器。D1～D12组成数字编码器，任一抢答器按下，都必须通过编码二极管组成BCD码，将高电平加到CD4511所对应的输入端。从CD4511的引脚图可看出，引脚6,2,1,7分别为BCD码的D,C,B,A位（D10为高位，A为低位，即D,C,B,A分别代表BCD码8，4，2，1位）。设SB8键按下，则高电平仅通过一只二极管加到CD4511的6脚，而2，1，7脚，保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“1000”。又如有SBS键按下，此时高电平便通过2只二极管加到CD4511的2脚与7脚，而6，1脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码是“0101”依此类推，按下第几号抢答键，输入的BCD码就是键的号码并自动的由CD4511内部电路译码为十进制数在数码管上显示。二．方案二1.抢答器电路112．工作原理该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的R端均为0，5个触发器输出置0，使74LS148的ST＝0，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出210010YYY,0EXY,经RS锁存后,2Q=1,1BI,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=101，且1Q=0，则经译码显示为“5”。此外，2Q＝１，使74LS148的ST＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的1EXY此时由于仍有2Q＝１，使ST＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。12若按下S0，经RS锁存器后，1Q=1，74LS148的输出210111YYY,0EXY,经RS锁存后,2Q=1,1BI,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=000，且1Q=1,所以经译码显示为“8”。保证抢答者的优先性与上述类似。①优先判决器优先判决器主要是由74LS148集成优先编码器等组成。该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端，选通输入端ST，选通输出端SY和扩展端EXY。其功能表如表2所示。从功能表中可以看出当ST＝“0”时，编码器工作，而当ST＝“1”时，则不论8个输入端为何种状态，输出端均为“1”，且SY端和EXY端为“1”，编码器处于非工作状态,这种情况被称为输入低电平有效。优先编码器74LS148功能表②锁存器SR锁存器是该设计中保证多个开关先后触发而不发生紊乱的重要部分。用与非门组成的SR锁存器的特性表13'DS'DRQ*Q11001111010101111001101100010011③译码器设计中选用的译码器型号是74LS48（共阴），其引脚排列如图所示，其中3A、2A、1A、0A—BCD码输入端，aY、bY、cY、dY、eY、fY、gY—译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。LT—测灯输入端，LT＝“0”时，译码输出全为“1”，数码管七段同时电亮，以检查数码管各段能否正常发光。RBO/BI—灭灯输入端，BI＝“0”时，译码输出全为“0”。作为输出端使用时，称灭“0”输出端，在A=B=C=D=0时，而且RBI=0时，RBO才会输出低电平，表示译码器把不希望显示的零熄灭了。RBI—熄零输入端。用来熄灭不希望显示的零。74LS48的引脚排列图④数码显示器14LED数码管是目前最常用的数字显示器，它分为共阴管和共阳管。在此只对共阴管作介绍，其电路和出线形式的引出脚如图7所示。一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。LED数码管方案选择：由于方案一比较简单，且所用元件也比方案二少，所以选用方案一15第五章.课程设计总结在这周我们学会了很多。特别是课堂上