八路抢答器课程设计文档格式.docx
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3.1设计内容
1、设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7、,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应,分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
2、给节目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,并在数码管上显示出选手的编号。
此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
3.2设计要求
1、画出电路原理图;
2、元器件及参数选择;
3.3制作要求
自行装配和调试,并能发现问题和解决问题。
3.4编写设计报告
写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。
四、设计总体框
如图:
所示为八路竞赛抢答器的总体方框图。
其工作原理如下:
五、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)选用优先编码器4511、三极管组成抢答电路。
(3)抢答电路工作原理:
当控制开关置于“清除”位置时,4511
端为低电平,输出Q6—Q1全为低电平。
此时4511的输出为0;
74LS148选通输入
=0,
=0,4511处于工作状态,而锁存电路不工作。
当有选手按键抢答时,如5号选手优先按5号键,则4511输出Y2Y1Y0=010,YEX=0,经RS锁存后,Q1=1,
=1,7448工作,Q4Q3Q2=101,显示器显示数字5。
Q1=1使4511为高电平。
即4511禁止工作,封锁其它按键输入,当按下的按键松开后,4511的
EX为高电平,但由于Q1输出仍为高电平不变,所以4511仍处于不工作状态,其它按键的输入信号不被接受,这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。
2.CD4511芯片
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abcd为BCD码输入,a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~g是7段输出,可驱动共阴LED数码管。
另外,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,字形不太美观图3是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路,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300Ω的限流电阻。
CD4511引脚图
其功能介绍如下:
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。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g:
为译码输出端,输出为高电平1有效。
CD4511的内部有上拉电阻,在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作
1.CD4511的引脚
CD4511具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动LED。
其引脚图如3-2所示。
各引脚的名称:
其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D;
5、4、3分别表示LE、BI、LT;
13、12、11、10、9、15、14分别表示
a、b、c、d、e、f、g。
左边的引脚表示输入,右边表示输出,还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。
2.CD4511的工作原理
1.CD4511的工作真值表如表3-2
2.锁存功能
译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。
当LE为“0”电平导通,TG2截止;
当LE为“1”电平时,TG1截止,TG2导通,此时有锁存作用。
如图3-3
(3)译码
CD4511译码用两级或非门担任,为了简化线路,先用二输入端与非门对输入数
据B、C进行组合,得出
、
四项,然后将输入的数据A、D一起用或
非门译码。
(4)消隐
BI为消隐功能端,该端施加某一电平后,迫使B端输出为低电平,字形消隐。
消隐控制电路如图3-4所示。
消隐输出J的电平为
J=
=(C+B)D+BI
如不考虑消隐BI项,便得J=(B+C)D
据上式,当输入BCD代码从1010---1111时,J端都为“1”电平,从而使显示器中的字形消隐。
输
入
出
LE
BI
LI
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
显示
X
1
8
消隐
2
3
4
5
6
7
9
锁
存
锁存
表3-2CD4511的真值表
8421BCD码对应的显示见下图
:
选用共阴极数码管,对于CD4511,它与数码管的基本连接方式如下图:
七、实验结果及分析
接通电源,按下清零开关S9,若有选手按下所在开关(抢答),抢答电路显示选手所在编码(0~7)。
同时其他选手所在的开关被锁定,抢答无效
这时只需主持人重新按下清零开关,整个电路全部回到初态。
准备进行下一轮抢答。
八、课程设计体会
这次课程设计的电路是比较简单的。
即使以前在模电课程设计中接触过一些电子电路,但在初期还是感到无从下手。
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,像查找详细的资料,为我们设计的成功打下坚实的基础。
设计单元电路阶段,这个阶段可以说是考察数电书本知识的阶段。
所有的设计方法还有步骤在数电书上都有,而且还有例题。
这个阶段遇到的主要问题就是以前的知识忘记不少,所以做设计的时候要常随手翻阅课本,等于是做了几道数电作业题。
这个阶段的难度也不是很大,一般翻课本就可以找到答案并解决问题。
实验阶段可以说是这次设计中最重要的部分,因为以前的只是理论而不是真正的实体。
所以说它是最重要的。
实验阶段我们遇到的问题有:
对软件不熟悉;
对实验过程中信号的测量知识学习很少;
因为各个模块是分开做而后又组装到一起的,所以兼容性不是很好(也就是不能融合为一个整体,部分工作能行但是接到一起就会出现问题);
针对以上几个问题我们作出了以下的“对策”:
软件不熟悉,就借来参考书,一步一步的对着学,而且老师给的资料上也有软件的使用说明,所以随着接触的增加软件也就越来越熟悉,这方面的问题不是太难因为一边理论一边学习正好是学习的好方法,而且也学的特别快。
制作过程是一个考验人耐心的过程,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。
这又要我们要灵活处理,一边操作一边构思,在不影响试验的前提下加快进度。
附录A
电路原理图
附录B
名称
规格
数量
电阻
10K
100K
2K
300
电容
100UF
二极管
1N4007
14
三极管
NPN
开关
数码管
供阴
4511
元件清单
附录C
PBC图
电子技术课程设计与制作成绩评定表
学号:
姓名:
项目
评语
成绩
设计
表现
(20%)
说明书
(40%)
实物
评价
综合
评定
教师
签名
年月日
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