四人抢答器电路的设计与制作

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1、四人抢答器电路的设计与制作作者：严晶【摘要】抢答器是工厂、机关、学校等单位广泛开展知识竞赛活动时不可缺少的设备。我本次毕业设计的四人抢答器电路主要运用集成芯片CD4511等作核心元件，构成四路抢答器，实现设计指标的要求：电路具有自锁及互锁的功能；用数码管显示抢答者的号码，同时该路抢答器发出响声；主持人通过“复位”按钮清除LED数码管的显示和停止响声。【关键词】抢答器译码显示RS触发器编码电路电路前言毕业设计是高校实现培养目标的重要教学环节，对大学生的创新精神、实践能力和综合素质的培养有着十分重要的作用，同

2、时也是衡量高校办学质量和办学效益有重要评价内容。通过设计本课题，让学生对所学过的数字电路知识进行综合复习与运用。并且通过设计，组装与调试硬件电路等的操作，锻炼学生的实践能力与电路调试能力，同时也锻炼学生的论文书写能力。本次毕业设计的内容是：自选适当的数字集成电路及分立元件，设计出一款简易的模拟四人抢答器电路，要求设计出的电路能够实现以下功能：1、4人抢答，每人1个控制开关；2、电路具有自锁及互锁功能；3、有“复位”和“开始”功能，“复位”时不能抢答；4、用数码管显示抢答者的序号。根据以上内容，结合学习过的

3、知识，我对毕业设计内容作了如下分析：1、用数、模电知识完成四路数字抢答器的设计与制作；2、设计的电路可同时供四组选手参加比赛，各用一个按钮，他们的编号分别是A，B，C，D，；3、主持人设置一个控制开关R，用来控制系统的清零和抢答的开始；4、抢答器具有数码锁存功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止；5、用数码管显示抢答着的序号。-11-第1章设计方案的论证及选择一设计方案的论证根据设计任务书的要求，我初步拟定了以下两种设计方案

4、，每种方案的原理框图及简单工作原理介绍如下。1、设计方案一图1方案一原理框图该设计方案中的抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的序号显示出来，并且有报警声。当主持人将按钮开关拨到“清除”状态，抢答器电路处于禁止状态；当某选手首先按某一开关时，可通过编码器进行编码，触发锁存电路被触发而开始工作，并在锁存器中执行锁存功能，在输出端产生相应的开关电平信号，同时为防止其它选手的按钮开关随后按下，进而触发而产生影响，最先产生的输出

5、电平变化又反过来将触发电路锁定。然后显示相应的序号，并报警。2、设计方案二图2方案二原理框图-11-该设计方案中的抢答器实现以下功能：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，数码管显示序号，有报警声，并禁止第二轮抢答。如果再次抢答必须由主持人再次操作复位开关。在该设计方案中：编码电路由按钮开关和二极管组成，利用二极管的单向导电性进行编码，将四路抢答输入电平信号分别编码成对应的BCD码。由于电路工作速度很快，几乎不会出现多人同时刻抢答情况，即使有多人同时抢答，抢答的结果也是无效的。所以将多

6、人同时刻抢答输入看成任意项。抢答输入为高电平，用“1”表示；无抢答输入为低电平，用“0”表示。控制电路由4-7线译码/驱动器CD4511构成。根据输入的高低电平不同进行锁存、复位和译码。锁存器及控制电路由集成CMOS或非门CD4001构成RS触发器。其①脚为S输入端，⑥脚为R输入端，接复位开关，按下按钮开关后，输入高电平，④脚为Q端输出高电平到控制电路。显示电路由共阴数码管和电阻组成。译码电路输出经220~330欧的电阻限流后加到LED数码管各相应的阳极。显示出抢答者的序号。报警电路用三极管和电阻组成，用

7、555定时器构成多谐振荡器，产生振荡信号，供给后续电路使用，采用蜂鸣器作为报警器件。二设计方案的选择我将第一种和第二种方案比较之后觉得第二种方案更适合设计思想，更能体现毕业设计的要求，可以实现任务书中，要求用数码管显示抢答者序号的要求。同时根据本次毕业设计的精神“电路最简单，调试最方便，元器件来源有保障，安全可靠，成本最低”，同时也为了贯彻毕业设计的“创新，挑战自己”的宗旨。综合各方面因素考虑，设计方案二充分的满足了本次毕业设计的要求，同时在元器件来源上可以得到保障，最终决定选用设计方案二进行毕业设计。-

8、11-第二章单元电路设计1、编码电路设计图3编码电路编码电路由按钮开关和二极管组成，利用二极管的单向导电性进行编码，将四路抢答输入电平信号分别编码成对应的BCD码。由于电路工作速度很快，几乎不会出现多人同时刻抢答情况，即使有多人同时抢答，抢答的结果也是无效的。所以将多人同时刻抢答输入看成任意项。抢答输入为高电平，用“1”表示；无抢答输入为低电平，用“0”表示。如表4—3线编码器真值表。4—3线编码器真值表输入输出（8421BC