电子电路设计制作实习报告

徐州工程学院Array电子电路设计制作报告

设计名称八路数码显示抢答器的设计

学院信电工程学院

专业计算机科学与技术（网络工程)

班级

学生姓名

学号

1.设计内容与要求

1.1 设计要求

１.1.1 设计目的

（1）熟悉常用电子元器件及材料的类型、型号、规格和符号，熟悉各电子器件的主要性能、使用知识和检测方法。

（2）了解电子元件焊接的基本知识与要求,能够进行简单的手工焊接。

(3)掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单电路的调试方法。

1．1.2 设计要求

(1）熟悉八路数码显示抢答器的基本工作原理。

（２）掌握常用元器件分类命名型号规格参数表达方法、常用元器件识别及测量方法、元器件安装使用方法以及元器件检测与筛选方法。

(３）掌握实现抢答、编码、优先、数显、复位及讯响电路的基本原理与方法。

（4)掌握５5５定时及数码管的原理及应用方法。

1.2设计内容

1．2．１步骤

（1）设计一个能正常工作的八路数码显示抢答器，其功能要求如下:

a．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S１~ S8表示抢答键。

ｂ.设置一个系统复位按钮Ｓ９,该开关由主持人控制。

ｃ.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，优先锁存相应的编号，并在数码管上显示，同时扬声器发出声响提示。优先抢答选手的编号可由主持人手动清除。

（2)完成产品的安装与调试

（3）完成设计报告

１．２.2 电路所需器件介绍

（1)使用CD４5１１它是常用的七段显示译码驱动器，内部除了七段译码电路外，还具有锁存电路和输出驱动器部分，输出电流大，最大可达2５mＡ,可直接驱动LED 数码管。ＣＤ４５11 由４个输入端Ａ/B/C/D 和7 个输出端a～g，它还具有输入BＣＤ码锁存、灯测试和熄灭控制功能。ＣD４511引脚图如图1-１所示

图1-1 ＣD４51１引脚图

(2）使用NＥ55５设计多谐振荡器，控制蜂鸣器发出声讯提示

（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1-2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。

图１－2 LED数码管

2. 设计原理与电路图

2.1总体设计

整个系统的工作原理流程图如图2-1所示

图2-1 工作原理流程图

电路包括主体电路和扩展电路两部分。主持人按下控制开关后,当选手按动抢答键时，

数码管显示选手编号，同时封锁输入电路,其他选手抢答无效。扩展电路完成定时抢答的功能以及报警功能。

电路要完成以下功能

（1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存,然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号。

(2)扬声器发出短暂声响。

（3）控制电路对其余输入编码进行封锁,禁止其他选手进行抢答。

(4)控制电路要使定时器停止工作,数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕,主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时,系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

2.2 模块设计

根据设计要求,抢答器电路可分为四个模块：抢答锁存模块设计、译码显示模块设计、555定时模块设计和数码显示器模块设计。

２.2.１抢答锁存模块设计

由于抢答器都是多路即须满足多位抢答者抢答要求,这就有一个先后判定的锁存优先电路，确保第一个抢答信号锁存住。同时数码显示并拒绝后面抢答信号的干扰。ＣD451１内部电路与Q1，R７,R8，D13,D１4组成的控制电路可完成这一功能。当抢答键都未按下

时，因为CＤ４511的BCD码输入端都有接地电阻(10Ｋ),所以BCD码的输入端为“０0０0”，则ＣD４511的输出端a、b、c、d、e、ｆ均为高电平，g为低电平。通过对０-9这 10个数字的分析如图2-2 锁存优先功能电路图可以看到,只当数字为0时，才出现ｄ为高电平,而ｇ为低度电平,这时Q1导通,D１3、D１４的阳极均为低电平,使CD４511的第５脚(即LE 端)为低电平“0”,这种状态下,CＤ4511没有锁存而允许BCD码输入。在抢答准备阶段,主持人会按复位键,数显为“０”态,正是这种情况下，抢答开始，当S1-S8任一键按下时，CD451１的输出端d为低电平或输出端g为高电平，这两种状态必有一个存在或都存在,迫使

CD4５1１的第5脚(即LE端)由0到1，反映抢答键信号的BCD码允许输入,并使CD45１1的a、b、c、ｄ、e、f、g 七个输出锁存保持在ＬE为０时输入的BCＤ码的显示状态。例如S1按下,数码管应显示１,此时仅e、ｆ为高电平,而d为低电平，此时三极管Q１的基极亦为低电平,集电极为高电平，经D１３加至CD４511第５脚（即LＥ端),即ＬＥ由０-1状态,则在LＥ为“0”时输入给CＤ４５１１的第一个ＢCD码数据被判定优先而锁存，所以数码管显示对应Ｓ1送来的信号。

２.2．2 译码显示模块设计编码器实现了对开关信号的编码,并以BＣＤ码的形式输出,为了将输出的BＣD码能够显示出来,需要用译码显示电路,选择常用的七段译码显示驱动器CＤ４511作为译码电路。

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。

2．2.3 ５55定时模块设计

抢答器报警电路由NE555接成音多谐振荡器，555构成的多谐振荡器的工作原理如图

2－3所示:接通电源Ｖcｃ后,Vｃc经电阻Ｒ

１和Ｒ

２

对电容C充电，其电压ｕ

c

由0按指数律

上。当ｕ

c ≧2／3 Vｃｃ时,电压比较器C

１

和C

2

的输出分别为u

c1

=0,u

ｃ2

=1，基本ＲS触发器

图2-2 锁存优先功能电路图