八路抢答器CD4511设计报告Word文件下载.docx

八路抢答器CD4511设计报告Word文件下载.docx

《八路抢答器CD4511设计报告Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八路抢答器CD4511设计报告Word文件下载.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

4.参赛选手进行抢答时，若抢答有效，显示器上则显示选手的编号，并保持到主持人将抢答器系统复位时为止。

三、总体方案设计与论证

1.接通电源后，主持人按动“复位”键，抢答器处于静止状态，编号显示器和指示灯亮，抢答器处于等候状态，此时就可以进行抢答。

2.抢答器完成，优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上，并且蜂鸣器提示。

3.当一轮抢答结束后，禁止第二次抢答。

4.如果再次抢答必须由主持人操作“复位”键，待抢答器复位后即可进行抢答。

抢答器的电路设计

通过对电路的功能分析，考虑成本与节约时间上，本次实验电路不采用PCB，而采用人工开进行焊接，做出了实物电路板进行实验调试。

一、抢答器原理图

抢答器电路原理分析

一、抢答器原理

图一、抢答器原理图

二、电路设计方案和原理说明

⒈抢答器电路设计

（1）抢答电路的功能有两个：

一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；

二是要使其它选手按键操作无效。

（2）选用CD4511、二极管等元件组成抢答电路。

（3）抢答电路工作原理：

电路完成了基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，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。

其工作原理为：

接通电源后，当主持人按下复位键，宣布"

开始"

抢答器工作。

选手即可开始抢答，当选手按下抢答键后，抢答器完成：

编码、优先锁存、译码、数码显示。

当一轮抢答之后，只有主持人按下复位键，才能进行下一轮抢答，否则抢答无效。

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。

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。

3、CD4511芯片的说明

CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：

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。

CD4511是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图2所示。

其中A（7脚）B（1脚）C（2脚）D（六脚）为BCD码输入，A（7脚）为最低位。

LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。

BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。

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。

LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。

A（13脚）B（12脚）C（11脚）D（10脚）E（9脚）F（15脚）G（14脚）是7段输出，可驱动共阴LED数码管。

若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511和LED数码管即可。

所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的，在应用中应接地。

限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用330Ω的限流电阻。

4、CD4511的工作原理

（1）、锁存优先功能

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，R8，R9，R10，D18，D19组成的控制电路（见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（13脚）B（12脚）C（11脚）D（10脚）E（9脚）F（15脚）G（14脚）均为高电平，G为低电平。

通过对0-9这10个数字的分析（见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D为低度电平，这时Q1导通，D18、D19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（10脚）为低电平或输出端G（14脚）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（13脚）B（12脚）C（11脚）D（10脚）E（9脚）F（15脚）G（14脚）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（9脚）F（15脚）为高电平，而D（10脚）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D19加至CD4511第5脚（即LE端），即LE由0状态变为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送来的信号是1，S1之后的任一按键信号都不显示。

为了进行下一题的抢答，主持人需要按下复位键S9，清除锁存器内的数值，数显先是熄灭一下，再复显“0”状态，此后若S5键第一个按下，这时应立即显“5”。

（电路如图）

译码器驱动及显示电路如下图所示，CD4511是输出高电平有效的显示译码，因而LED显示应选用如共阴极的数码显示，且由于LED的电流较小，因此在数码显示器前必须加限流电阻。

图二锁存、译码部分电路图

4、CD4511的引脚图

图三引脚图

（1）引脚功能如下：

BI：

4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。

LT：

3脚是测试输入端，当BI=1，LT=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”。

它主要用来检测数码管是否损坏。

LE：

锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。

LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

、为A（7脚）、B（1脚）、C（2脚）、D（6脚）、8421BCD码输入端。

A（13脚）、B（12脚）、C（11脚）、D（10脚）、E（9脚）、

F（15脚）、G（14脚）：

为译码输出端，输出为高电平1有效。

5、CD4511的真值表

输 

入

出

LE

BI

LI

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g

显示

X

1

8

2

3

4

5

6

7

9

消隐

锁 

存

锁存

二材料清单

序号

材料名称

器件型号

数量

集成电路

CD4511

二极管

IN4148

15

电解电容

10μF

6*6*4.5按钮开关

电阻

10KΩ

100KΩ

2.2KΩ

300Ω

三极管

9013

10

接线柱

11

PCB

12

5v蜂鸣器

13

一位共阴数码管

0.56寸

14

16脚IC座

课题设计体会

这次课题设计的电路我感觉还算比较简单的，以前在模电课程设计中接触过一些电子电路，但在起初还是感到有点无从下手，在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在通多次对电路的改进，上机仿真以及接线调试，终于使整个电路可稳定工作。

设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。

设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。

因此我们应该在设计前做好充分的准备，查找详细的资料，为成功打下坚实的基础。

在制作过程，不能有丝毫的急躁，电路的焊接要一步一步来，焊点多，走线复杂，没关系，只要我们灵活处理，一边操作一边构思。

报告完毕！