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1、毕业设计 六路抢答器的设计与制作 毕业设计（论文）（2008届）题 目 六路抢答器的设计与制作 系 别 信 息 电 子 系 专 业 应用电子技术 班 级 姓 名 指导教师 2008年5 月26 日目 录摘要 3第1章 抢答器的设计要求及功能41.1 设计要求 41.2 扩展功能 41.3 设计电路方框图 4第2章 抢答器主要电路设计52.1译码驱动设计52.2 开始提示电路设计 62.3 定时电路设计 7第3章 电路扩展设计 93.1可预置时间的定时电路93.2 报警电路 10第4章 电路的制作与调试12心得体会13参考文献14致 谢 15附录一 六路抢答器的整体电路图16附录二 电路元器件明
2、细表 17附录三 芯片内部结构图及引脚图18六路抢答器设计与制作【摘要】数字电路在日常生活中的应用很多，随着它的发展，其应用将会越来越广泛。工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力比赛，抢答器是必要设备。抢答器是一名公正的裁判员，它由主体电路与扩展电路组成，其基本原理是主持人按开始按钮示意开始，利用一个优先编码器，译出最先抢到答题权的选手的编号，并经LED显示器显示出来，同时还要封锁电路以防其他选手再抢答。本文所介绍了一种六路抢答器的设计与制作。【关键词】抢答；锁存；计时；显示第1章 抢答器的设计要求及功能11设计要求：1、设计一个同时可供6名选手或6个代表队参加比赛，他们的编号分别为“0”、“
3、1”、“2”、“3”、“4”、“5”各用一个抢答按钮，编号与参赛者的号码一一对应，分别为“S0”、“S1”、“S2”、“S3”、“S4”、“S5”。2、抢答器具有数据锁存功能，并将锁存的数据用LED数码管显示出最先抢答成功者的编号。抢答器对抢答选手动作的先后有很强的分辨能力，即使他们的动作仅相差几毫秒，也能分辨出抢答者的先后来，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。并且阻止其它抢答者的序号。3、给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统清零“S8”和抢答开始“S9”。1.2 扩展功能1、当主持人按下“S8”开关，使得抢答器再次进入禁止状态，选
4、手编号的LED数字显示器灯熄灭，电路进入原来的初始状态，准备进入下一轮的抢答。2、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间长短由主持人设定，当主持人启动“S9”开关后，定时开始绿灯亮红灯灭允许作答，定时结束绿灯灭红灯亮不得作答。1.3 设计电路方框图根据抢答器的功能要求，电路框图如图1.1所示：七段显示译码器抢答按钮编码器数码显示器锁存器开始按钮振荡器扬声器复位按钮定时按钮定时器显示器图1.1 电路框图第2章 抢答器主要电路设计2.1译码驱动设计为了将编码显示出来，需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电平，这种译码器通常称为段译码显示驱动器。显示器件采
5、用7段数码管显示电路。7段数码管显示电路有共阳显示模式和共阴显示模式两种。如果7段数码管选用共阳显示模式，那就需要选用如74LS47等译码驱动集成电路。连接时将7段数码管的abcdefg7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，而把其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。如果7段数码管选用共阴显示模式，那就是把7段数码管的abcdefg 7个发光二极管的负极连接在一起并接地；同它们的7个正极分别接到译码驱动电路的相对应的驱动端上，并且由译码驱动电路输出高电平时，点亮7段数码管的相应笔划，如果要显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平。配
6、接共阴显示模式数码管的译码驱动集成电路有74LS48、CD4511等。本设计拟采用共阴显示模式的7段数码管显示电路，所以选择CD4511。CD4511功能表如表2.1所示: 表2.1 HCF4511真值表输 入输 出LE/BI/LTDCBAabcdefg显示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110
7、011110011901110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111XXXX锁 存*锁存*CD4511常用于驱动共阴极LED数码管显示器的 BCD 码七段码译码器。具有BCD转换、消隐和锁存控制、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，方便地将信号传送给7段数码显示管。但HCF4511与LED数码显示器件连接时要加限流电阻，否则通电后会把7段译码管烧坏。通常数码管的工作电流选取在10-20mA，电流太小了，7
8、段数码管不太亮；电流过大，7段数码管容易损坏。限流电阻的选取为： R = 5 - 发光二极管的工作电压/发光二极管的工作电流。一般发光二极管的工作电压在1.8V-2.2V。理论上我暂时按照3V/10m =300来设计，实际阻值的大小，可以在调试中再调整。2.2 开始提示电路设计当节目主持人按动S8按钮的瞬间，扬声器发出声音，提示各参赛人员可以进行抢答，避免了主持人口头说“开始”的主观性，能够给各参赛人员一个更公平的竞争。开始提示电路由555集成电路、三极管驱动电路和扬声器等构成。电路如图2.2所示。555集成电路与外围元件组成多谐振荡器，555集成电路的第脚与开关S8相连，当S8按下时，脚接地
9、，电路起振，产生约9001KHz的方波信号。，图2.2 开始提示电路其工作过程是：假定初始时刻6脚外接的电容C2两端的电压为0，则当NE555集成电路接通电源并按下S8后，由于电容器两端电压不能突变，6脚电位因此小于1/3 Vcc，输出端3脚为高电平。555内部放电端即7脚与地断路，直流电源通过电阻R14、 R15向电容充电，电容两端电压开始上升，即6脚电位上升，当6脚电位上升到2/3 Vcc时，内部触发器翻转，3脚输出端Vo为低电平。555内部放电管TD导通，放电端7脚与地接通，电容C便通过R15放电，使6脚电位下降。当6脚电位下降到1/3 Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平，电容C
10、2放电结束，555内部放电管TD截止，Vcc又将通过R14、R15向电容C2充电，Vc由1/3 Vcc上升到2/3 Vcc。这时，触发器又发生翻转。如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波。充电时间 t10.7(R1+R2)C，放电时间t20.7R2C ，那么振荡周期T = t1 + t2。所以，该振荡器的振荡器频率为：fo=1.43/(R1+2R2)C其输出信号经三极管Q2推动扬声器发声。2.3 定时电路设计由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次答题时间，通过调节电位器R16的电阻大小，来改变电解电容C4的充放电时间，从而控制答题的时间长短。定时开始时，绿灯亮，定时结束时，红灯亮。具
11、体电路如图2.3所示。图2.3 定时电路本电路采用555作为定时器，电源接通后，按下S9，6脚得到的电压将大于2/3VCC，3脚输出端输出低电平，D7指示灯亮；松手一刹那，定时开始，此时U4的、脚为高电平，U4 脚输出低电平，发光二级管D7两端的电压大于其导通电压还是发光的，而D8两端的电压低于其导通电压而截止。同时，C4上的电压开始通过R16放电，C4的放电使得、脚电位逐渐下降，当下降至小于1/3 VCC，时（定时结束），U4输出状态翻转，U4 脚变为高电平，两发光二极管中，D7截止不发光，D8导通发光。555集成定时器功能表见表2.4表2.4 555集成定时器功能表输入输出阀值输入6脚触发输入2脚复位4脚输出3脚D7D800亮不亮小于小于11不亮亮大于大于10亮不亮小于大于1不变不变不变因为NE555定时器是双极型的，它具有较大的驱动能力，工作电源电压很宽，并能承受较大的负载电流。其内部是由3个阻值为5K的电阻组成的分压器、2个电压比较器C1和C2、基本RS触
