八路搶答器(論文)

1、密級： NANCHANG UNIVERSITY實 訓 論 文（設 計）THESIS OF BACHELOR（20112012年）中文題目:八路搶答器的設計與制作英文題目：學 院：南昌大學共青學院系 別：信息工程系專業(yè)班級：應用電子技術學生姓名：xxx xxx學 號：14 23指導教師： 二 一 一 年 十 二 月摘要當今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，那么也就必然離不開搶答器。而現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識競賽越來越多，操作簡單，經(jīng)濟實用的小型搶答器必將大有市場。因此，我們制作了這款簡易八路搶答器

2、屏棄了成本高，體積大，而且操作復雜。我們采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動鎖存顯示結果，并具有復位的設計思想，本搶答器通過十分巧妙的設計僅用兩塊數(shù)字芯片便實現(xiàn)了數(shù)顯搶答的功能，與其他搶答器電路相比較有分辨時間極短、結構簡單、成本低、制作方便等優(yōu)點，并且還有按鍵報警功能。搶答器在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設計一個系統(tǒng)來完成這個任務。如果在搶答中，靠視覺很難判斷哪組先答題。利用數(shù)字芯片系統(tǒng)來設計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出那組優(yōu)先答題。數(shù)字搶答器由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用

3、控制電路和主持人開關啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。經(jīng)過布線、焊接、調試等工作后數(shù)字搶答器成形。關鍵詞： CD4511、 搶答、 數(shù)顯 AbstractThe modern society increasingly fierce competition, the selection of talent, selection, knowledge contest winners activities such increasingly frequent, so must leave vies to implement. But now the responder has a digital

4、 device, the intelligent direction, this will necessarily improves vies to implement the cost. Now that the small-scale knowledge competition more and more, the operation is simple, economic and practical small vies to implement will certainly market. Therefore, we made this kind of simple eight lin

5、e vies to implement reject the high cost, big volume and complex operation. We adopted digital display direct instructions, automatic latch showed results, and have reset design ideas, this vies to implement through very clever design with only two digital chip then realized digtal vies to function,

6、 and other scare-answering decoder circuit compared have tell time is very short, simple structure, low cost, convenient, and production and buttons alarm function.Contest in the responder process, in order to know which group or which one player first answer, must design a system to finish the task

7、. If in the contest, it is difficult to judge by visual which group first answer. Using digital chip system to implement, make design contest above problems were solved, even if the two groups of vies time difference microseconds, also can distinguish the group of priority answer. Digital vies to im

8、plement by corpus circuit and expansion circuit composed. Priority coding circuit, latches, decoder circuit will be the team's input signal on the display output, With the control circuit and the host switches on the alarming circuit, the above two parts subject circuit. After wiring, welding, c

9、ommissioning work digital vies to implement forming.Keywords: CD4511, vies, digital 目錄摘要 2Abstract 3目錄 4引言 51 實訓內容 61.1 實訓目的  61.2思路總體設計  1.2.1 設計任務與要求 61.2.2 設計原理與參考電路 61.2.2.1設計方案論證與比較 61.2.2.2部分電路工作原理 71.2.2.2.1開關陣列電路 71.2.2.2.2觸發(fā)鎖存電路 71.2.2.2.3數(shù)碼顯示 71.2.2.3總體電路設計 81.2.2.3.1搶答器電路 81.2.2

10、.3.2倒計時電路 101.3 實訓器材清單 102 實訓方法 112.1電路板制作過程 112.2電路組裝和調試 123 結論 12謝辭 13參考文獻 14附錄 15 引言搶答器是一種應用非常廣泛的設備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權的選手。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認出選手號碼。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(如MCS-51型)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時、選手得分顯示等功能。搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用的搶答器有的電路較復雜不便

11、于制作,可靠性低，實現(xiàn)起來很困難；有的則用一些專用的集成塊 ,而專用集成塊的購買又很困難。為適應高校等多代表隊單位活動的需要而設計一個多功能搶答器，這種搶答器具有電路簡單，元件普通 ,易于購買等優(yōu)點,很好地解決了制作者制作困難和難于購買的問題。在國內外已經(jīng)開始了普遍的應用。隨著改革開放事業(yè)的不斷深入，促使人們學科學、學技術、學知識的手段多種多樣，搶答器作為一種工具，已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復雜，要么可靠性低，減少興致。作為一個單位若專購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和

12、及時性就會影響活動的開展。但目前多數(shù)搶答器存在2個不足之處:第一，現(xiàn)場線路連接復雜。因為每個選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個選手與控制臺之間要有長長的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場人員的走動。第二，電路復雜。因為單片機只完成號碼處理、計時、數(shù)據(jù)運算等功能，其它功能如選手號碼的識別、譯碼、計分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。采用單片機掃描技術識別選手搶按號碼時，電路的延遲時間較大。1 實訓內容1.1 實訓目的1使理論課教學與實踐教學互相配合，鞏固和擴展所學的理論知識；2培養(yǎng)學生養(yǎng)成理論聯(lián)系實際的學

13、風和嚴謹求實的科學態(tài)度；3培養(yǎng)學生的電子技術的基本工程素質，尤其要注重實際工作能力的訓練，以適 應實際工作的需要；4訓練學生基本的實訓技能、掌握基本的電子測試技術、數(shù)據(jù)分析和誤差處理；5使學生了解掌握計算機仿真知識的應用。1.2 總體設計思路1.2.1 設計任務與要求1、搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S1S8表示。2、設置一個系統(tǒng)清除開關S0和搶答控制S，兩個開關由主持人控制。3、搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示,設置報警電路讓揚聲器發(fā)出聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。1.2

14、.2 設計原理與參考電路1.2.2.1 設計方案論證與比較搶答按鈕報警電路控制電路鎖存/譯碼/驅動清零開關倒計時譯碼顯示圖1：數(shù)字搶答器總體方框圖如圖1所示為總體方框圖。其工作原理為：1.接通電源后，主持人將開關S撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于靜止狀態(tài)，編號顯示器燈息滅，等主持人將開關S置“開始”位置后，搶答器處于等候狀態(tài)，此時額可以進行搶答。2.搶答器完成，優(yōu)先判斷搶答的組號，并將編號進行鎖存，然后通過譯碼器將編號顯示在七段數(shù)碼管上，并且揚聲器提示。3.當一輪搶答結束后，禁止第二次搶答。4.如果再次搶答必須由主持人操作清零開關，即需要主持人清零。本搶答器與其他搶答器電路相比較有分辨時間極短、結

15、構簡單、成本低、制作方便等優(yōu)點，但是比其他常用搶答器少了一個計時的功能，需要使用者自己掌握搶答時間的控制，相信在以后的設計上會積極改進。1.2.2.2 部分電路工作原理1.2.2.2.1 開關陣列電路圖2該電路由多路開關所組成，供搶答著使用，每一搶答者與一個開關相對應（開關S1S8的代號分別是1、2、6、7、8，即搶答著的組號，便于主持人看到顯示器上的數(shù)字后，能準確宣布誰是優(yōu)先搶答者）。開關應為常開型，當按下開關時，開關閉合；當松開開關時，開關自動彈出斷開。1.2.2.2.2 觸發(fā)鎖存電路當某一開關被按下時，觸發(fā)鎖存的電路被觸發(fā)，在輸出端產(chǎn)生相應的開關電平信息。同時為了防止其它開關隨后觸發(fā)而產(chǎn)

16、生紊亂，讓最先產(chǎn)生的輸出電平返回來將觸發(fā)鎖存器的電路鎖定。若有多個開關同時按下時，則在它們之間存在著隨機競爭的問題，結果只能是它們中的任一個產(chǎn)生有效輸出，任然達到了優(yōu)先判斷的效果。1.2.2.2.3 數(shù)碼顯示LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，它分為共陰管和共陽管。在此只對共陰管作介紹，其電路和出線形式的引出腳如圖7所示。一個LED數(shù)碼管可用來顯示一位09十進制數(shù)和一個小數(shù)點。小型數(shù)碼管（0.5寸和0.36寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為22.5V，每個發(fā)光二極管的點亮電流在510mA。LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進制數(shù)字就

17、需要有一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當?shù)尿寗幽芰?。本設計提供的為 LED 共陰數(shù)碼管。它顯示最先搶答者的相應的代號，方便主持人宣布最先搶答者。數(shù)碼顯示搶答器用數(shù)碼管作顯示，可使參賽隊員和觀眾都能看到搶答結果，有很好的透明度。1.2.2.3 總體電路設計1.2.2.3.1 搶答器電路圖3此裝置簡單，制作容易。工作原理：數(shù)碼顯示搶答器的電路如圖3所示。集成電路CD4511是數(shù)碼顯示搶答器的主要部分。這是一塊BCD-7段鎖存/譯碼/驅動電路。它的1、2、6、7腳為BCD碼輸入端。第915腳為顯示輸出端。3腳LT為測試端，當它為“0”時，輸出全為“1”。4腳BI為消隱端，當BI

18、為“0”時，輸出全為“0”，此端為“0”時還能清除鎖存器內的數(shù)值。5腳LE為鎖存允許端，當此端由“0”“1”時，a、b、c、d、e、f、g 7個輸出端保持在LE為“0”時所加BCD碼對應的顯示狀態(tài)。16腳接電源正極，8腳接電源負極。集成電路輸入端與輸出端的關系見如下真值表。功能輸入輸入輸入/輸出輸出顯示LT LEA3 A2 A1 A0BIa b c d e f g測試清零01234567890 ×1 ×1 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 0× × × ×× ×

19、; × ×0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1×011111111111111111 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 10 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 0

20、 0 1 10 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 08滅0123456789滅滅滅滅滅滅鎖存1 0× × × ×1* * *注：×代表任意狀態(tài)；* *代表先前LE=0時，BCD碼相對應顯示狀態(tài)表1：CD4511功能真值表如圖3，該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。 工作過程：接通電源，四個輸入端輸入為0000，數(shù)碼顯示器顯示零字樣；當按下開關

21、S0時，BI=0消隱端被激活，輸出端輸出全為0，數(shù)碼顯示器息滅，松開S0時數(shù)碼顯示器恢復顯示零，并達到清除鎖存器內的數(shù)值的作用，起到檢測電路的作用；此時電路處于可以工作的狀態(tài)，選手開始搶答，優(yōu)先搶答者的電平信號通過輸入端輸入CD4511芯片完成譯碼和驅動，數(shù)碼顯示器開始顯示優(yōu)先搶答者的編號所對應的BCD碼，而當顯示器顯示1-8其中一個數(shù)字時，通過9014三極管組成的反饋回路在LE端輸入電平信號，即LE由“0”“1”時，CD4511允許鎖存，數(shù)碼顯示器保持當前顯示數(shù)字，其他輸入信號失去作用；數(shù)碼顯示搶答器由此實現(xiàn)搶答功能，當要進行下一輪搶答時，再按一次開關S0實現(xiàn)搶答器的清零功能。1.2.2.3

22、.2 倒計時電路1.特點：“RA-7-RB-6.2-C”， RA與VCC相連。2.公式： T1=0.693(RA+RB)*C T2=0.693RB*C F=1.443/(RA+2RB)*C3.用途：脈沖輸出、音響警告、 家電控制、電子玩具、 檢測儀器、電源變換、 定時器等圖4：間接反饋型無穩(wěn)電路由555定時器和震蕩電阻構成的報警電路如圖所示。其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率fo1443（RA2RB）C，當RA與VCC相連電路中接入搶答按鈕并接通時，多諧振蕩器工作,其輸出信號推動揚聲器發(fā)音。1.3 實訓器材清單名稱數(shù)量名稱數(shù)量集成電路CD45112電阻3007紅色7段共陰數(shù)碼管2電阻10K8三

23、極管為90141電阻100 K1二極管均為1N414818電阻2.2 K1電解電容器為47F16V1電路板1電解電容器為100F16V1NE55516V穩(wěn)壓電源1小型按鈕開關9電容103/1042表1：實訓器材清單如圖5所示，分別為CD4511、NE555、七段共陰數(shù)碼管的引腳和封裝。圖52 實訓方法2.1電路板制作過程需要器材：剪刀、尺子、覆銅板、砂紙、三氯化鐵、油性筆、電熨斗、磁或塑料的小盆或平底容器、廢舊毛巾、廢舊竹制或塑料筷子、等。準備： 1、用激光打印機打印好的電路圖紙2、用熱水壺燒一點熱水制作步驟：用剪刀沿外框剪下電路圖紙，用尺子量出邊長，并用其他利器裁剪出相符合的覆銅板。選擇比較

24、細膩的砂紙（不要太粗糙，對銅板摩擦太大，打磨的也不光滑），把砂紙和裁剪好的覆銅板都浸濕（浸濕后起潤滑作用，減少對銅板的磨傷），左手拿好覆銅板，右手拿好砂紙，在覆銅板上，沿一個方向反復打磨（是沿一個方向，這樣打磨的更光滑細膩），將覆銅板上氧化了的地方和雜質清理掉，露出鮮亮的銅色即可。將上次轉印后未倒掉的三氯化鐵溶液稀釋一下（如果沒有剩余的溶液，亦可取一點點三氯化鐵用冷水配置濃度低的溶液），把處理好的打磨光亮的覆銅板丟進里面浸泡10秒鐘后用筷子取出，讓其表面有一層氧化層，用清水清理干凈表面殘余的溶液，再用毛巾擦干。（此步非常重要，是轉印出高質量線路必經(jīng)過程）電熨斗通電，開到溫度最大檔，達到溫度后，

25、將剪好的圖紙和覆銅板小心貼好（不要弄掉圖紙上的線，弄掉后則需更換圖紙），用左手按住一端，右手拿著電熨斗，從手按住的一端下壓，往另一端拖，再重復12次，粘住一點后，松開左手，用電熨斗壓住整個電路板，來回加熱，均勻接觸，2030秒后即可拿開斷電。等待冷卻。冷卻后，用手撕開電路圖紙，即可出現(xiàn)清晰的電路圖，若有出線斷線，用油性筆可以補上斷了的線路。將覆銅板放入小盆中，依覆銅板的大小，取出適當?shù)娜然F放入，熱水壺燒一點熱水，將熱水倒入（熱水可以加快腐蝕），水量不要多，剛剛浸沒覆銅板即可，用手搖動小盆，可以加快腐蝕。腐蝕完成后即可拿出，用清水清洗掉殘留溶液，用合適的鉆頭打孔。打完孔后，把砂紙和裁剪好的覆

26、銅板都浸濕（浸濕后起潤滑作用，減少對銅線的磨傷），用砂紙將其留下的黑色碳粉給磨掉。制作完成，焊接。2.2電路組裝和調試1、組裝調試搶答器電路。2、組裝調試報警電路。3、完成數(shù)字搶答器的聯(lián)調，注意各部分電路之間的配合關系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設計要求。3 結論在這周我們學會了很多。特別是課堂上學不到東西。在這里我們第一次真正的把學的東西轉變成了電子產(chǎn)品。知道了團隊合精神的重要性，第一次知道了手中的電烙鐵，手中的導線是有生命的。 通過這次設計，我對數(shù)字電路設計中的邏輯關系等有了一定的認識，對以前學的數(shù)字電路又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，但在設計的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識都已經(jīng)不太清楚了，但是通過一些資料又重新的溫習了一下數(shù)字電路部分的內容。在這次設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自己的自學能力和動手能力。并且由原先的被動的接手知識轉換為主動的尋求知識，這可以說是在學習方法上的一個很大的突破。在以往的傳統(tǒng)學習模式下，我可能記住很多書本的知識，但是通過實訓論文，我學會了如何把學到的知識轉化為自己的東西，學會了怎么更好的處