多路抢答器设计

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1、 电子课程设计报告电子课程设计报告题目题目: :多路抢答器设计多路抢答器设计 专业班级：姓 名 时 间：指导教师：完成日期： 2013 年 12 月 19 日多路抢答器设计任务书多路抢答器设计任务书1设计目的与要求设计一个八位智力竞赛抢答器。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）设计 8 组参赛的抢答器，每组设置一个抢答按钮；（2）电路具有第一抢答信号鉴别与锁存功能，抢答成功后，显示组别、发出声响；（3）设置犯规电路，对提前抢答或超时抢答的组别，显示组别、发出声响。2设计内容（1）画出电路原理图；（2）元器件及参数选择；（3）电路仿真；（4）搭接所设计的电路

2、完成设计功能。3编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。4答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。目目 录录1 1 引言引言 2 2 总体设计方案总体设计方案 2.12.1 设计思路设计思路 2.22.2 总体设计框图总体设计框图 3 3 抢答器电路抢答器电路 3.13.1 报警电路报警电路 3.23.2 编码及犯规电路编码及犯规电路 3.33.3 锁存电路的成品展示锁存电路的成品展示 3.43.4 报警及抢答电路的成品展示报警及抢答电路的成品展示 3.53.5 显示电路的显示显示电路的显示 3.63.6 整体电路整体电路 4 4 元件清单元件清单 5 5 总体体会总体体会

3、 参考文参考文献摘摘 要要在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛，评选优胜，选拔人才之类的活动愈加频繁。在竞赛中，都是多个选手一起参加，如果采用举手回答问题的这个方式来进行竞赛已经不适应社会的需要。并且在主持人提出的问题时候，如果让选手用举手等方法来进行抢答，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。而在当今社会里，比赛要追求准确、公正、直观地判断出第一抢答者，这时候智能抢答器就派上用场了。智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只是由几个三极管、可控硅、发光管等器件组成的，能通过发光管的指示辩认出选手号码。

4、现在大多数智能抢答器都由单片机或数字集成电路构成的，并且新增了许多功能，如选手号码显示，抢搭电路，选手得分显示等功能。随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、智能化的方向发展，这就必然提高了智能抢答器的制造成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器肯定很有市场。因此，我选择简易逻辑数字抢答器这一课题。关键字关键字：CD4511 报警电路 数字编码电路 八路锁存抢答 数码显示1.1.引言：引言：八路智能抢答器主要由数字优先编码电路、锁存/译码/驱动电路于一体的CD4511 集成电路，犯规电路，4069 集成电路，数码显示电路和报警电路组成。优先编码电路、CD4511

5、集成电路将参赛队的输入信号在数码显示管上输出，用报警电路对提前抢答的进行显示，并发出声响，这样就构成了八路智能抢答器电路。通过研究后发现，采用数字电路技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比优点还是有很多的。首先，设计电路连接简单，因为采用了CD4511集成芯片进行设计的，大多数功能单元都能通过数字电路完成，第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性和实用性。2 2、总体设计方案、总体设计方案2.12.1、设计思路、设计思路答抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，当节目主持人宣布“抢

6、答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，蜂鸣器给出声响提示，抢答器处于工作状态，当选手抢答时，对选手进行编码，并封锁输入电路，禁止其他选手抢答，同时系统报警。当选手在按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：（1）优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；（2）扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；（4）当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。 2.22.2 总体设计框图：总体设计框图：图一 八路抢答器的总体方框图如图（一）所示： 该电路

7、主要完成基本抢答功能和锁存，犯规电路的功能，即开始抢答前， 当有选手按动抢答时，能显示出选手的编号同时能封锁输入电路，而且蜂鸣器主 持 人 按 键选 手 抢 答 按 钮报 警 电 路蜂 鸣 器编 码 电 路控 制 电 路犯 规 电 路译 码 锁 存 电 路数 码 显 示 电 路犯 规 显 示 电 路发出声音，报警提示。开始抢答后，提前抢答的电路有主持人清零，当选手按 动按键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。对 于提前抢答的选手进行编码，然后有犯规电路显示犯规选手的编号，同时报警 提示。总的来说吧!刚开始时，接通电源，节目主持人将开关置于“清零”位置， 抢答器处于禁止工

8、作状态，编号显示器灭灯，当节目主持人宣布“抢答开始”， 同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，对于提前抢答的选 手有犯规电路进行编码，译码，显示，同时系统报警，并封锁输入电路，禁止 选手提前抢答。若选手在主持人宣布开始后开始按动抢答按钮时，抢答器要完 成以下四项工作：1.优先编码器电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进 行锁存，然后由译码显示电路显示编号； 2.扬声器发出短暂声响，提醒节目主 持人注意； 3.控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢 答；4 当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工 作状态，以便进行下一轮抢答。5 此时犯规电

9、路不工作，只有当选手提前抢答 时，犯规电路才开始工作。 3、抢答器的整体仿真电路如图二：、抢答器的整体仿真电路如图二：J1VCC5VU14511BP_5VA1 A2LTBILEA3A0VSSYEYDYCYBYAYGYFVDDU3A B C D E F GCKJ2J3J4J5J6J7J81817161514131210975123202122234J9R110kR2 10kR3 10k6Q1 2N1711R4 10k118D1 1N4148D2 1N4148D3 1N4148D4 1N4148R510k33D5 1N4148D61N41482425U24511BP_5VA1 A2LTBILEA3

10、A0VSSYEYDYCYBYAYGYFVDDU4A B C D E F GCK 32343536373839414243444546VCC5VVCC 040U5BUZZER 200 Hz R24 10k2628484730270VCCX12.5 V31U7A 4069BD_5V1929图二3.13.1 抢答器设计中的报警电路抢答器设计中的报警电路参考电路如图三所示，抢答器报警电路由四个二极管组成和四个电阻组成，其中 R1=R2=R3=R4=10K，扬声器通过二极管接在电源和地之间，扬声器没有和 4511 直接相接，而是通过四只 1N4148 组成二极管电阻电路，四只二极管的阳极分别接 CD45

11、11 的 A0,A1,A2，A3 脚，任何抢答按键按下，报警电路都能发出讯响声。10K10K10K10K4511B DGNDGND 5VVC C2KA0 A1A2A3LE B I LTVS SV1YGYFYEYDYCYBYAVDD2K2K220 220 220 220 220 220 2202K2K2K8050f9 g10e1d2c4b6a7 K8GNDD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeGNDGND图三3.23.2 编码电路及犯规电路编码电路及犯规

12、电路当主持人宣布抢答开始时，同时有选手按下按键时，编码电路就会对选手的编号进行编码，编码电路有二极管和电阻组成，能够对选手的编号进行编码，实现编码功能。当主持人没有宣布抢答开始时，如果有选手按下按键，犯规电路会对此编号进行编码，译码，显示出犯规选手的编号！3.33.3 锁存电路的成品展示如图四：锁存电路的成品展示如图四：图四3.43.4 报警及抢答电路的成品展示如图五：报警及抢答电路的成品展示如图五：图五3.53.5 数码显示电路成品展示如图六：数码显示电路成品展示如图六：图六3.63.6 整体电路如图七：整体电路如图七：10K10K10K10K4511B DGNDGND 5VGNDVC C2

13、KA0 A1 A2 A3LE B I LTVSSV1YGYFYEYDYCYBYAVDD2K2K220 220 220 220 220 220 2202K2K2K8050f9g10e1d2c4b6a7K8GNDf9g10e1d2c4b6a7K8GNDA0 A1 A2 A3LE B I LTVSSV2YGYFYEYDYCYBYAVDD220 220 220 220 220 220 2205VGNDD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeD?DiodeC D45114069

14、图七4 4八路抢答器所用元器件如下：八路抢答器所用元器件如下：（1） 二极管：19 个 （2） 按键开关：九个 （3） 电阻：24 个 （4） CD4511：两片 （5） 4069：一片 （6） 数码管：两个 （7） 蜂鸣器：一个 （8） 三极管：一个 5 5总结体会：总结体会：通过本次课程设计，不仅有效巩固了本学期所学数电的相关知识，加强了对重要知识点的记忆和理解，还学会如何运用 Multisim 仿真进行仿真，以及如何使用电路板进行实物制作，受益匪浅，现总结如下。本设计的难点在控制电路的设计，如何对提前抢答的选手进行辨别及显示；如何使电路对抢答者的编号进行锁存；如何让犯规电路和抢答电路同时清零。设计过程中，根据以往抢答器设计思路，及查阅相关资料，可运用 CD4511 完成上述任务。