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八路抢答器的设计

目录

  • 1.绪论
  • 2.抢答系统概述
    • 2.1 系统结构框图
    • 2.2 工作流程
  • 3. 抢答器电路设计
    • 3.1 编码电路优先
    • 3.2 解码/优先/定电路
    • 3.3 数字管显示电路
    • 3.4 报警电路
  • 4. 制作和调试抢答器电路
    • 4.1 八路抢答器总电路图
    • 4.2 八路抢答器实物图
  • 5.结论

1.绪论

通过这个大操作过程,我了解了八路应答器的结构组成和工作原理,初步掌握了八路智能应答器的调整和测试方法,提高了实践能力和思考问题的能力。本设计的八路应答器有以下要求: (1)采用八路智能抢答器 CD4511 为了实现功能要求,每个选手在抢答过程中都有一个抢答按钮。 (2)当主持人按下复位键宣布答案开始时,玩家开始答案,玩家在指定时间内答案,第一个答案的号码将显示在数字显示屏上。 (3)如果主持人没有按下复位键,玩家将被视为犯规,数字显示屏显示犯规者的号码,扬声器持有犯规者的号码,扬声器继续发生。主持人可以按下复位键, 新一轮的答案开始了。

2.抢答系统概述

2.1 系统结构框图

抢答开始后, 当玩家按下抢答键时,可以显示玩家的号码,同时可以封锁输入电路,禁止其他玩家抢答。报警电路起到提示作用。其工作原理是:接通电源后,主持人宣布"开始",玩家可以开始回答,当玩家按下回答键时,回答器完成:编码、优先锁定、翻译、数字显示。一轮抢答后,只有主持人按复位键,才能进行下一轮抢答,否则抢答无效。图2-1是抢答器的结构框图。 图2-1 抢答器的结构框图

2.2 工作流程

抢答器的基本工作原理:上电后,系统开始运行。在抢答过程中,会有多个信号同时或不同时发送到主电路中。 CD4511 集成芯片将开始工作,识别和记录第一个号码。编码电路、优先锁定译码电路、显示电路、报警电路将在整个应答器工作过程中运行。抢答器的工作流程分为正常抢答流程、主持人复位等部分, 如图 2-2 所示。 1.开始上电后,主持人按复位键,发出开始指令,开始回答。如果玩家按下回答键,报警电路会发出声音,成功回答的玩家号码会显示在数字显示电路上。 2.有选手抢答成功后,系统优先锁定,其他抢答选手抢答无效。 3.如果主持人没有按复位键,而有人按了答题键,答题无效,只有主持人按了复位键,选手才能答题。

3. 抢答器电路设计

八路应答器主要由优先编码电路、编码电路、控制电路、数字显示电路和报警电路组成。以下是八路应答器设计中各单元电路的设计。

3.1 编码电路优先

电路如图 3-1 如所示,该电路的功能是编码二极管 BCD 码,将高电平加到 CD4511 对应的输入端参考对照表 3-1 所示。从 CD4511 从引脚可以看出,引脚 6,2,1,7 分别为 BCD 码的 D、C、B、A 位(D 最高位,A 为最低位,即 D、C、B、A 分别代表 BCD 码 8、4、2、1 位)。

3.2 解码/优先/锁定电路

该电路采用CD4511芯片设计。CD4511 是一片 CMOSBCD—锁存/7 引脚排列如图 3-2 所示。 CD4511 有 4 个输入端 A/B/C/D 和 7 个输出端 a-g,它还有输入 BCD 代码锁定、灯测试和熄灭控制功能,它们分别由锁定端组成 LE、灯测试 LT、熄灭控制端 BI 控制各引脚的名称:其中 7、1、2、6 分别表示 BCD 码的 A、B、C、D 位;5、4、3 分别表示 LE、BI、LT;13、12、11、10、9、15 分别表示 a、b、c、d、e、f、g;还有两个引脚 8、16 分别表示 VDD、VSS。 由于答案是多路的,需要满足多个答案的要求,因此有一个先后确定的锁优先电路,以确保锁定第一个答案信号,并显示数字并拒绝以后答案信号的干扰。CD4511 内部电路与 Q1,R12,R13,D14,D15 控制电路(表) 3-1 CD4511 可完成真值表)。 当没有按下抢答键时,因为 CD4511 的 BCD 码输入端有接地电阻(10)K),所以 BCD代码的输入端为0000 CD4511 的输出端 a、b、c、d、e、f 均为高电平,g 为低电平。 抢答开始时,当 S1-S8 按下任何一键时,CD4511 的输出端 d 为低电平或输出端 g 为了高电平,这两种状态必须存在一种或两者都存在,迫使 CD4511 的第 5 脚(即 LE 端)由 0 到 1, 反映抢答键信号 BCD 允许输入代码,并使 CD4511 的 a、b、c、d、e、f、g 保持七个输出锁 LE 为 0 时输入的 BCD 代码显示状态。例如 S1 按下,应显示数字管 1,此时仅e、f 和 d 这是一个低电平的三极管 Q1 通过 D13 加至 CD4511 第 5 脚(即 LE 端),即 LE 由 0-1 状态,则在 LE 输入给0时 CD4511的第一个 BCD 数字数据被判定为优先级和锁定,因此数字管显示对应 S1 发送的信号是 1,S1 之后的任一按键信号都不显示。 为了回答下一个问题,主持人需要按下复位键 S9.清除锁定器中的值,数显先熄灭,然后复制0状态,然后如果 S5 按下第一个键,此时应立即显示5 CD4511 的输出端 14 脚 g 为高电平,10 脚 d 为低电平,12 脚 b 为低电平,Q1 截止, 并通过 D15 使 CD4511 的第 4 此时脚是高电平的 LE 呈 0—1 状态,因此电路确定优先锁定,后输入的其他按键信号被密封。可以看出,在电路优先锁定后,任何应急键都失去了效果。图3-3为锁定优先功能电路图。

3.3 数字管显示电路

共阴式 LED 数字管的原理图如图所示 3-6 。使用时,共阴极接地,7个阳极 a-g 由相应的 BCD 七段译码器驱动。使用数字管 0.5 寸共阴数码管。

3.4 报警电路

如图3-5所示,通过蜂鸣器报警完成抢答和非法抢答。

4. 制作和调试抢答器电路

通过对电路功能的分析,我们使用它Altuim Designer20 该软件设计了电路的原理图和PCB图,并进行PCB板材刻录、焊接制作实物电路板。

4.1 八路抢答器总电路图

4.2 八路抢答器实物图

5.结论

本作品最终可以实现以下三个主要功能: 1.可同时供 8 名选手参加比赛,相应的代码是 1、二、三、四、五、六、七、八,各用一个抢答按钮,按钮号对应选手号。 2.为主持人设置控制开关(S9)用于控制系统的清零和答案的开始。 3.答疑器具有数据锁定和显示功能。答疑开始后,如果有选手按下答疑按钮,号码会立即锁定,并 LED 蜂鸣器在数字管上显示玩家的号码,并给出声音提示。 当然,本设计系统存在一些缺点,如无便携式电源接口、无合理开关电路等。这些问题可以通过增加扩展电路或改变设计原理来改进。 最后,为了控制成本和环境的可持续发展,减少生产过程中的能源损失,设计工作中使用的部件相对较少。

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