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1、数字电路课程设计报告八路数显抢答器学生姓名： 专 业： 电子信息工程技术 班 级： 学 号： 指导教师： 倪文兴 同组成员： 时 间：2013年6月7日至6月14日目录第1章 绪论错误！未定义书签。1.1关于4511型数码抢答器11.2选题的目的和意义11.3课题研究的内容1第2章 抢答器的系统概述22.1系统的主要功能简介22.2抢答器的工作过程2第3章 抢答器的单元电路设计33.1抢答器设计中的数字编码电路33.2抢答器设计中的译码/优先/锁存电路53.3抢答器设计中的数码显示电路83.4抢答器设计中的报警电路9第4章 抢答器的电路设计图及工作原理114.1抢答器工作原理电路图124.2抢
2、答器工作原理13第5章 心得体会14附录（元件清单）15第一章 绪论1.1关于4511型数显抢答器八路数字抢答器电路包括抢答，编码，优先，锁存，数显，复位及抢答键。抢答器数字优先编码电路由D1-D12组成，实现数字的编码。CD4511是一块含BCD-7段锁存/译 码/驱动电路于一体的集成电路。抢答器报警电路由NE555接成音多谐振荡器构成。抢答器数码显示电路由数码管组成，输入的BCD码自动地由 CD4511内部电路译码成十进制数在数码管上显示。 1.2 选题的目的和意义通过这次课程设计，让我了解到了八路智能抢答器的结构组成和工作原理，进一步掌握元器件质量及特性的判断和焊接方法和技巧。1.3 课
3、题研究的内容八路智能抢答器是采用了CD4511集成芯片来实现功能要求的，在抢答过程中，每个选手都有一个抢答按钮。在主持人按下复位键宣布抢答开始的时候，选手就开始进行抢答，在指定时间内选手进行抢答，数码显示屏上会显示最先抢答选手的编号，同时扬声器发声提醒。如果主持人没有按下复位键而选手就抢答视为犯规，扬声器持续报警。如果主持人按下复位键没宣布开始而选手就抢答，显示屏显示犯规者的编号，主持人可按复位键，新一轮抢答开始。第2章 抢答器的系统概述2.1 系统的主要功能简介4511型八路数显抢答器的主要功能有如下三点：1. 可同时供8名选手参加比赛，其相应的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用
4、一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。2. 给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）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，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号。2.2 抢答器的工作过程1、开始上电之后，主持人按复位键，抢答开始。如有选手按下抢答键，报警电路会发出讯响声，并且数码显示电路上会显示成功抢答的选手的编号。2、当有选手抢答成功之后，系统就进行了优先锁存，其他抢答选手抢答无效。3、如果主持人未按下复位键，而有人按了抢答按键，此次抢答无效，只有当主持人按下了复位键，选手才能进行顺利抢答。总而言之，本
5、课题利用简单逻辑数字电路设计了智能抢答器，该抢答器具有基本的强大功能，提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本，但是此抢答器功能还不够强大，还有很多功能无法实现，需要我们继续学习和研究。第3章 抢答器的单元电路设计八路智能抢答器主要由数字编码电路、译码优先锁存驱动电路、数码显示电路和报警电路组成。现简单介绍八路智能抢答器设计中的各单元电路的设计的情况。3.1抢答器设计中的数字编码电路参考电路如图3-1所示，S1S8组成18路抢答器，D1D12组成数字编码器。该电路完成的功能是：通过编码二极管编成BCD码，将高电平加到CD4511所对应的输入端。从CD4511的引脚可以看出，引脚6，2，1
6、，7分别为BCD码的 D、C、B、A位（D为高位，A为低位，即D、C、B、A分别代表BCD码8、4、2、1位）。工作过程：当电路上电，主持人按下复位键，CD4511输入BCD码为“0000”，选手就可以开始抢答。当选手1按下S1抢答键，高电平通过编码二极管D1加到CD4511集成芯片的7脚（A位），7脚为高电平，1、2、6脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0001”；当选手2按下S2抢答键，高电平通过编码二极管D2加到CD4511集成芯片的1脚（B位），1脚为高电平，2、6、7脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0010”；以此类推，当选手8按下S8抢答键，高电平加到CD
7、4511集成芯片的6脚（D位），6脚为高电平，1、2、7脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“1000”。 输入的BCD码就是键的号码，并自动地由 CD4511内部电路译码成十进制数在数码管上显示。输 入输 出S1S2S3S4S5S6S7S8DCBA100000000001010000000010001000000011000100000100000010000101000001000110000000100111000000011000表3-1数字编码电路功能真值表输出逻辑函数：3.2抢答器设计中的译码/优先/锁存电路CD4511是一个用于驱动共阴极 LED（数码管）显示器的 BCD
8、 码七段码译码器，特点：具有消隐和锁存控制、BCD七段译码及驱动功能的CMOS电路，能提供较大的拉电流，可直接驱动LED显示器。（1）、CD4511的引脚图 其功能介绍如下：1）A、B、C、D：为8421BCD码输入端，高电平有效。2）a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效，可驱动共阴LED数码管。3）（3脚）：测试输入端。该端拥有最高级别权限，与其余所有输入端状态无关，只要=0 时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。这一功能主要用于测试目的，因此正常使用中应接高电平。4）（4脚）：消隐输入控制端。当=1，=0 时，不管其它输入端状态如何，
9、七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示任何数字。5）LE（5脚）：锁定控制端。当=1，=1时，若该端LE=1，则加在A、B、C、D端的外部编码信息不再进入译码，所以CD4511的输出状态保持不变；当LE=0时，则A、B、C、D端的BCD码一经改变，译码器就立即输出新的译码值。6）还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。另外 CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。同时，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观。（2）、译码驱动功能二极管编码器实现了对开关信号的编码，并以BC
10、D码的形式输出，为了将输出的BCD码能够显示对应十进制数，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真值表如表3-2所示。输 入 输 出LE/BI/LTDCBAabcdefg显示 XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐 011000011111100011000101100001011001011011012011001111110013011010001100114011010110110115011011000111116011011111100007011100011111118011100111100119011101
11、00000000消隐 01111110000000消隐 111XXXX锁存第一个输入的信号 锁存 表3-2 CD4511真值表（3）、锁存优先功能由于抢答器都是多路，须满足多位抢答者抢答要求，这就要求有一个先后判定的锁存优先电路，锁存住第一个抢答信号，显示相应数码并拒绝后面抢答信号的输入干扰。CD4511内部电路与Q1，R7，R8，D13，D14组成的控制电路（见图3-5 CD4511真值表）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
12、-8这 9个数字的分析（见上表）可以看到，1）只当数字为0时，才出现d为高电平，而g为低度电平，因此选择g作为锁存信号，经D13加到CD4511的LE端，这时Q1导通，D13、D14的阳极均为低电平，使LE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；2）正是这种情况下，抢答开始，当S1-S8任一键按下时，CD4511的输出端根据按下抢答按键的不同ag输出不同的高低电平，通过g经D13反馈LE端可以实现对2、3、4、5、6、8的锁存，但是1和7由于此时g为低电平，无法锁存，因此在选取b或c作为第二锁存信号；3）在利用b或c作为第二锁存信号后，显示0是也将锁存，真是不允许的，经过对上表的分析，选取显示1、7为低电平，而显示0为高电平的d或e、f作为第二锁存信号的控制信号，b接Q1的集电极，d接Q1的基极。当显示1、7时，b为高电平，d为低电平，Q1截止，d经D14送LE锁存；当显示0时b、d均为高电平，Q1饱和导通，D14的阳极为低电平，无法锁存。3.3抢答器设计中的数码显示电路共阴式LED数码管的原理图（图3-6LED数码显示电路），使用时，共阴极接地，7个阳极ag由相应的BCD七段译码器来驱动。数码管接0.5寸共阴数码管。
