八路智力竞赛抢答器的设计与制作.doc

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1、八路智力竞赛抢答器的设计与制作一次课程设计.我们要求设计八路智力抢答器.下面的是我的课程设计的实验报告.希望可以对有些人有帮助..!八路智力竞赛抢答器的设计与制作一．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，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的

2、时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。二、设计原理与参考电路1．数字抢答器总体方框图如图所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；选手在定时时间

3、内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。2．单元电路设计本抢答器仅用两块数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比，有结构简单、成本低、制作方便的优点。实用可靠、成本极低，十分适合学校教学使用。设计原理图：原理图见上图所示，ＣＤ４５１１为常用的四－七段ＢＣＤ译码器，其ＬＴ为试灯脚；ＢＩ为消隐（灭灯）脚，ＬＴ和ＢＩ接高电平（电源）；ＬＥ端为选通脚，开始抢答前ＬＥ接低电平。{1}、

4、{2}、{6}、{7}脚为ＢＣＤ码输入端，{9}～{15}脚为七个输出端，直接驱动数码二极管显示器，接通电源开关Ｋ，数码管显示“０”。CD4511真值表如下：3．锁存电路与7段显示译码器74LS30引脚图Ｓ0～Ｓ7为8个抢答按键，ＣＤ４５１１是ＢＣＤ码７段译码器。74LS30是８输入与非门.初始状态下，ＣＤ４５１１驱动ＬＥＤ数码管显示０，即ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ这六个笔画为１，仅ｇ笔画为０，现将ｇ笔画信号用三极管9013反相，这样，在初始状态下，74LS30的８个输入端便全为１，其输出为０，使７段译码器ＣＤ４５１１处在译码状态，这

5、时按键信号可以输入。又因显示除０以外的其他数字时，a～ｇ这７个图画信号至少有一个是０，使74LS30输出１，相应地，７段译码器ＣＤ４５１１处于锁存状态。所以当某一按键按下时，74LS30就输出锁存信号１，使７段译码器ＣＤ４５１１将已键入的数字锁存显示。这样，后按下的键就不起作用了，数码管就只显示最先按下的键号，起到了抢答的作用。Ｒ３和Ｃ１组成积分电路对锁存信号作短暂的延时，其作用是让数字电路有足够的响应时间，使锁存稳定，以免显示乱码。Ｓ8为复位键，该键在主持人喊“开始”前按下，按下后数码管显示０。4.数码管引脚图5．所需的实验器材

6、：a.实验电路面包板一块b.CD4511、74LS30、共阴译码管各1只c.二极管9只、开关9只、0.01uf电容1只、9013三极管1只d.100K电阻4只、10K电阻2只、2K电阻1只三．一些错误1．显示器上不显示数字，我们从后级往前级进行测试，首先用1.5～2V的电压作用各个笔段,看对应各笔段是否亮,判断是否完好。若完好则继续检测CD4511芯片是否完好。在CD4511的A、B、C、D四个输入端随意输入一组二进制数码（用高低电平表示1和0，此处注意要用到8V以上的电源电压），看是否能显示数字。无显示的故障一般问题出在这两个环

7、节。2．若显示器上显示的是不符合要求的数字，在设计原理正确的前提下，首先通过测试判断CD4511的输出a～g与LED管的a～g笔段是否连接有错。其方法是CD4511的输出a～g分别按规律输入高低电平，观察LED管是否显示相应的数字。如果这个环节正常，则问题在二极管编码电路，再逐一进行检查。3．如果不能锁存，或是锁存不了1和7，则问题在锁存电路，应该从原理上进行分析。锁存电路的设计原理是：启用CD4511的锁存功能端LE，高电平有效，即输入高电平时执行锁存功能。锁存器应能锁定第一个抢答信号，并拒绝后面抢答信号的干扰。如何设计呢，我们

8、对0～9十个数字的显示笔段进行分析，只有0数字的d笔段亮与g笔段灭，其它数字至少有一点不成立。由此可以区分0与其它数字。我们将LED管的a笔段与g笔段的输入信号反馈到锁存电路，通过锁存电路控制锁存端LE输入为0或1（锁存与否）。当LED显示器显示为