八路數(shù)顯搶答器設(shè)計(jì)

1、八路數(shù)顯搶答器設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容1、設(shè)計(jì)要求(1)搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 S7表 示。(2)設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān) K9,該開(kāi)關(guān)由主持人控制。(3)搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在七段數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。 選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先 搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。2、內(nèi)容555定時(shí)器的原理555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器A1的反相輸入端的電壓為 2VCC /3, A2的同相輸入

2、端的電壓為 VCC /3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC /3,則比較器A2的輸出為1,可使RS觸 發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端 TH的電壓大于2VCC/3,同時(shí) TR端的電壓大于VCC /3,則A1的輸出為1, A2的輸出為0,可將RS觸 發(fā)器置0,使輸出為0電平。555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成 23個(gè)晶體三極管.17個(gè)電阻.兩個(gè)二極管.組成了比較 器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個(gè)電阻分壓器.為上.下比較器提供基準(zhǔn)電壓.所以稱(chēng)之為555.LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及工作原理LED數(shù)碼管是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“呼型的器件，引線(xiàn)已在內(nèi)部連接完成

3、，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù) LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。A、靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一 個(gè)單片機(jī)的I/O埠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)位*器*進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài) 驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O埠多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5X8=40根I/O埠來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51單片機(jī)可用的I/O 埠才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加*驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜 性。B、動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)

4、：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,Gd,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線(xiàn)控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收 到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形， 取決于單片機(jī)對(duì)位元選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位 元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮 。(3)譯碼驅(qū)動(dòng)電路CD4511介紹七段顯示譯碼器CD4511是一種與共陰極數(shù)字顯示器配合使用的集成顯示譯碼器 驅(qū)動(dòng)器，是一種以CMOS制

5、成的中規(guī)模集成電路，它的功能是將4位二進(jìn)制BCD 碼轉(zhuǎn)換成顯示器所需要的七段驅(qū)動(dòng)信號(hào) ag,它與共陰極數(shù)碼顯示管配合使用。CD4511真值表7J砥LE口AibEdcfI型示0在X1I1I11i10XXXX000000*1t1*.*就冉1101k(1u11L1J10Q1J0u1LQ1La0D01110相1u他110I!10Ij1t0收i1|1I1001131t01QQu110GlI4111Ct1q1I01151t0-Q11Q01上1l1心1i011i111ri01Q71T0Fq111F1810ii0IT100FL91-rnIiH C LTIflLEb A 6 VDCM5U(4)搶答器組成編碼電路

6、：在實(shí)際設(shè)計(jì)中，編碼電路一般可以直接使用專(zhuān)用數(shù)字集成電路。鎖鎖存以及鎖存電路：當(dāng)某一開(kāi)關(guān)首先按下時(shí)，觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)，在輸出 端產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)關(guān)電平信息，同時(shí)為防止其它開(kāi)關(guān)隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂， 最先產(chǎn) 生的輸出電平變化又反過(guò)來(lái)將觸發(fā)電路鎖定。若有多個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)按下時(shí)，則在它 們之間存在著隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，結(jié)果可能是它們中的任一個(gè)產(chǎn)生有效輸出。開(kāi)關(guān)陣列電路：該電路由多路開(kāi)關(guān)所組成，每一競(jìng)賽者與一組開(kāi)關(guān)相對(duì)應(yīng)。 開(kāi) 關(guān)應(yīng)為常開(kāi)型，當(dāng)按下開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)松開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)彈出斷開(kāi)。 當(dāng)任一開(kāi)關(guān)按下時(shí)，相應(yīng)的輸出為低電平，否則為高電平。編碼器：編碼器的作用是將某一開(kāi)關(guān)信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的8421BCD碼

7、，以提供數(shù)字顯示電路所需要的編碼輸入。譯碼驅(qū)動(dòng)電路將編碼器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元：編碼器實(shí)現(xiàn)了對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)的編碼并以BCD碼的形式輸出。為了將編碼顯示出來(lái)，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。 一般這種譯碼通常稱(chēng)為7段譯碼顯示驅(qū) 動(dòng)器。常用的7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有CD4511等。解鎖電路：當(dāng)觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)鎖存后，若要進(jìn)行一下輪的重新?lián)尨穑瑒t需 將鎖存器解鎖。可將使能端強(qiáng)迫置 1或置0 （根據(jù)具體情況而定），使鎖存順處 于等待歉收狀態(tài)即可。二、設(shè)計(jì)原理與電路圖1

8、、原理：數(shù)字搶答器核心部件采用了一塊數(shù)字 CMOS集成電路，該集成電路是 一塊四/七段BCD鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器CD4511, CD4511、為BCD碼 的編碼輸入端，腳LT為試燈腳，腳BI為消隱腳，腳LE為鎖存控制端， 15用來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示字符。其中LT、BT接高電平有效，LE接低電平選通、 高電平鎖存。當(dāng)給 ABCD輸入端輸入BCD編碼時(shí)，CD4511經(jīng)內(nèi)部電路譯動(dòng)并 通過(guò)輸入端顯示對(duì)應(yīng)的字符。本電路即是用該原理來(lái)實(shí)現(xiàn)搶答任務(wù)的。當(dāng)電源接 通時(shí)ABCD均通過(guò)電阻接地，各輸入端為“ 0”所以輸出為“ 0”，搶答器開(kāi)始工 作，這時(shí)如果按下任何一個(gè)搶答開(kāi)關(guān)，比如按下開(kāi)關(guān)“ 2”則對(duì)應(yīng)著B(niǎo)CD編碼是

9、A=0、B=1、C=0、D=0,即代表了二進(jìn)制數(shù)據(jù)0010輸入端A端就轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑?通過(guò)譯碼在數(shù)碼管中就顯示相應(yīng)的十進(jìn)制 “2”，表示2號(hào)搶答成功。在電路上還 用二極管VD13、VD14和VT1構(gòu)成鎖存出發(fā)通道，只要是18中任一數(shù)字出現(xiàn) 都會(huì)使鎖存段出現(xiàn)高電平，數(shù)據(jù)被鎖存，所以只要一人搶答在前，后面的人按下 開(kāi)關(guān)都不起作用。K9是復(fù)位開(kāi)關(guān)，一旦問(wèn)題回答完畢，主持人按下 K9,電路回 到初始狀態(tài)，進(jìn)行下一輪搶答。2、電路圖恒興牌CD4511八路數(shù)顯搶答器三、安裝與調(diào)試1、調(diào)試步驟(1)檢查電路，將安裝好的搶答器和電路原理圖對(duì)照檢查下列內(nèi)容:A.檢查各級(jí)晶體管的型號(hào)，安裝位置和管腳是否正確；B.檢查各級(jí)中周的安裝順序，初次級(jí)的引出線(xiàn)是否正確；C.檢查二極管、三極管、電解電容的引線(xiàn)正、負(fù)接法是否正確；D.做些基本調(diào)試，如有無(wú)虛焊、錯(cuò)焊、漏焊、多焊等；(2)把應(yīng)該固定的地方牢固的封??；四、總結(jié)通過(guò)兩天的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)數(shù)字電路有了進(jìn)一步的了解， 在設(shè)計(jì)搶答