数字四路抢答器设计方案

数字四路抢答器设计方案

一、设计任务

设计并制作一个四路抢答器。

二、设计要求

1.抢答器供４人比赛用，分别有Ａ，Ｂ，Ｃ，D表示。

2．当按下清零开关时电路复位，这时可以进行下一轮比赛。

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,在LCD数码管上显示，且蜂呜器发出声音。

注: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。

三、设计方案与总体设计

１.本设计主要由COMS系列数字集成电路CＤ4５11、CD4001、NE555等组成。

2．其工作原理为:接通电源后，将开关拨到”清除”状态，抢答器处于禁止状态,编号显示器不亮;将开关置于“开始”状态，抢答器开始工作。在抢答时,抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示、蜂呜发音。当一轮抢答之后,如果再次抢答必须再次操作“清除”和“开始”状态开关抢答器才能工作。

四、单元电路设计

1．开关、编码电路

电路中,R1、Ｒ2、Ｒ３、R４、用于分压，当任一开关按下时,相应的输出为高电平,否则为低电平。电路直接把每个开关对应的BCD8４21码中为“1”的隔着二极管连到对应的线上（只有一个为高电平的可省略二极管）,其中二极管的作用是防止短路。当某个开关按下时,与它相连的输出线将为高电平,其它输出线为低电平,输出既为这个开关的8421码（BＣD 码）。

2．编码表

（1）这部分电路要求将编码电路送入84２1码，译为十进制数(对应各个抢答者的编号)并驱动七段数码显示管显示出答题者的编号。CD４511是一块BCD-十进制译码／驱动器,并带有锁存埠。其引脚排列图如图所示:

CD45１1引脚排列图：

(2）显示电路如下:

３．控制电路

(１）这部分电路的作用完成三个任务: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；二是使其它选手按键操作无效;三是防止提前按键。(２)控制电路图

按下未按下“开始”按钮前,ＣD4511BＬANKＩNG引脚为低电平,CD451１不工作，可防止抢答者提前按键。当“开始”按下后,当所有抢答者开关均未按下时，锁存器输出全为低电平，该信号作为锁存器使能端LD的控制信号,使锁存器处于等待接收触发输入状态;当任一开关按下时，输出信号中必有一路为高电平,经逻辑或运算后Ｕ1Ａ输出为高电平。一但有高电平输入,不管另一输入端状态如何，输出保持高电平不变,这个电平控制CD４5１1锁存端使其它按键操作无效。当抢答完成后，按下“清除”按钮强行使U1B输出置零,CD45１1锁存解除，开始新一轮抢答。

４.蜂呜器发声电路

该电路主要负责当有抢答信号输入时,SP发出声音以提醒其它人已经有人先抢答了。用集成５５5定时器组成多谐振荡器。当电路刚接通时,由于电容Ｃ1上的电压不会突变,故IC1－２脚为低电平(0V），导致3脚输出高电平。

当电源经Ｒ１、Ｒ2对C1充电到Vc≥2/3Vｃｃ时,OUＴ脚输出由高变低,放电管（7脚内的VT23）导通，电容C1经Ｒ2和ＩC1－7脚内导通的VＴ23进行放电，当Vc≤１／3时，OUＴ脚输出有低变高,电容器C1再次充电。

上述过程周而复始,从而就形成了振荡，产生的脉冲信号从OUT脚供使用。

五、完整电路原理图和仿真图(１）原理图

（2）仿真图如下：

六、元器件选择

轻触开关:5个 6．00*5元ﻫIN40０7 :６个 0.50*６元ﻫ电阻２０K ：6个ﻫ电阻330 :8个

电阻12K :1个ﻫ电阻51Ｋ :１个ﻫ电阻2０ :1个 0.１0＊１7元ﻫ电容1uＦ :1个ﻫ电容103 :１个０.２0*2元

9013 :１个 1.50＊1元

蜂呜器 :1个３５.00*1元

５0K可调 :１个３.5０*1元ﻫＣＤ４０01 :1片 5.00*1元ﻫCＤ45１1 :1片 5.00*１元ﻫNE555 :１片2．00*1元ﻫ数显管 :1个 5.00＊1元ﻫPCB板子 :1块５.00*１元

合计:约70元