四路抢答器 (1)

目录

第一章设计任务与要求 (2)

1.1设计任务 (2)

1.2 功能要求 (2)

第二章设计思路 (3)

2.1设计原理 (3)

2.2抢答器整体电路 (5)

第三章元器件介绍 (5)

3.1元器件清单 (6)

3.2元器件介绍 (6)

第四章总结报告 (7)

4.1制作步骤及结果 (7)

4.2改善步骤 (7)

4.3心得体会 (7)

第五章参考文献 (8)

第一章设计任务与要求

1.1设计任务

设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。

1.2功能要求

(1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。

(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。

(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

(4)抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。

(5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

第二章设计思路

2.1设计原理

一、译码器CD4511

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：5脚是锁定控制端，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。

DA、DB、DC、DD、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。

表1 CD4511的逻辑功能表

输入输出

LE BI非LT非 D C B A g f e d c b a 显示字符ⅹⅹ0 ⅹⅹⅹⅹ 1 1 1 1 1 1 1 日

ⅹ0 1 ⅹⅹⅹⅹ0 0 0 0 0 0 0 熄灭0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0

0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1

0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 2

0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 3

0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 4

0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 5

0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 6

0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 7

0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 灭0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 灭

（2）.七段数码显示管

7段数码管是由7个独立的二极管采用共阴或共阳的方法连接而成。通常将这7个独立的二极管做成a、b、c、d、e、f、g这7个笔划。通过一个7位的二进制电平信号就可以显示出想要的结果。例如，点亮二极管b、c，数码管将会显示数字1，点亮a、b、c、d、e、f、g，数码管将会显示数字0。所以，数码管的显示需要有7根连线。每个数字对应的二进制码如下表所示。

表2 七段数码显示器功能表

显示 a b c d e f g

0 1 1 1 1 1 1 0

1 0 1 1 0 0 0 0

2 1 1 0 1 1 0 1

3 1 1 1 1 0 0 1

4 0 1 1 0 0 1 1

5 1 0 1 1 0 1 1

6 0 0 1 1 1 1 1

7 1 1 1 0 0 0 0

8 1 1 1 1 1 1 1

（3）蜂鸣器

蜂鸣器

蜂鸣器BUZZER当有一个高电平施加在蜂鸣器上时蜂鸣器就会发出声音，用于提醒抢答成功。

方案是抢答器能够具备数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

2.2抢答整体电路

2.2四路抢答器整体电路图

各个选手分别对应的按钮编号是S1、S2、S3、S4，抢答后显示器上显示的分别是0、1、2、3、4。

然后是主持人对整个电路系统清零，将开关置于“清零”的位置，输出低电平，分为三路：一路与74LS148的E0端异或后变为高电平输出到74LS373的使能端LE，此时锁存器不锁存数据，所以抢答部分显示器灭灯无显示，实现了清零。

第三章元器件介绍

3.1元器件清单

1.按钮开关

2.二极管

3.固定电阻器

4.CD4511

5.三极管

6.蜂鸣器

7.LED数码管

3.2元器件介绍

1.按钮开关：是指利用按钮推动传动机构，使动触点与静触点按通或断开并实现电路换接的开关。按钮开关是一种结构简单，应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。

2.二极管：电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。

3.固定电阻器：是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路的电流大小。

4.CD4511：CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器。

5.三极管:全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

6.蜂鸣器：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

7.LED数码管：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。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。