數(shù)電 智力競賽搶答器設計

1、目錄1設計任務與要求11.1設計任務11.2設計要求12系統(tǒng)設計12.1 系統(tǒng)要求12.2 設計方案22.3系統(tǒng)組成及工作原理23、電路設計33.1 電路結構及工作原理33.1.1選手搶答電路33.1.2 顯示電路43.2電路仿真53.2.1 主持人清零顯示53.2.2 選手搶答顯示63.3 電路元器件的選擇和參數(shù)確定64、仿真中出現(xiàn)的問題及解決方法75、設計的不足76、心得體會77、附錄8附錄一：電路仿真圖8附錄二：Prote l99se電路原理圖9附錄三：Protel99se生成的PCB圖9附錄四：元器件清單10附錄五：元器件說明101設計任務與要求1.1設計任務智力競賽搶答器 1.2設計

2、要求要求運用數(shù)字電子技術的理論知識，結合數(shù)字集成芯片，設計智力競賽搶答器，具體要求如下：1、可供四組搶答，有人搶答時，蜂鳴器發(fā)聲，同時優(yōu)先搶答者對應的指示燈亮，而后搶答者對應的指示燈不亮。2、主持人具有將搶答器復原的功能。3、搶答者和主持人的按鈕開關采用觸摸按鈕，蜂鳴器用壓電陶瓷蜂鳴器作發(fā)聲元件。2系統(tǒng)設計2.1 系統(tǒng)要求 1、搶答功能，同時封鎖其他組的按鍵信號。在無人按下按鍵時，顯示器處于初始狀態(tài)顯示“0”，有人按鍵后，LED點亮，蜂鳴器發(fā)聲，并且數(shù)碼管顯示器顯示相應的組號，并保持點亮狀態(tài)； 2、外置清除鍵，按下清除鍵后，數(shù)碼管顯示器自動清零，顯示初始狀態(tài)“0”；3、主持人按下開始按鈕后，選

3、手開始搶答； 4、直流穩(wěn)壓電源能提供5V電壓。2.2 設計方案搶答模塊數(shù)碼管顯示選手號碼控制電路數(shù)碼管清零主持人控制圖2.1 系統(tǒng)方案圖2.3系統(tǒng)組成及工作原理數(shù)碼管顯示器譯碼電路搶答按鈕編碼電路 主持人控制開關 控制樞紐電路 圖 2.2 系統(tǒng)組成方框圖工作原理：接通電源后，主持人按下清零按鈕使電路處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管顯示器顯示“0” 。當主持人按下開始按鈕選手開始搶答，進行二進制編碼，通過4511譯碼器，在7段LED數(shù)碼管顯示器上顯示選手號碼，在此同時LED紅燈點亮，且蜂鳴器發(fā)聲提醒有人搶答，其他選手搶答將無效；如果要再次進行搶答，必須由主持人先按下清零按鈕使系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。3、電路設計3

4、.1 電路結構及工作原理圖 3.1 搶答電路圖工作原理：接通電源，主持人按下S9按鈕，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管顯示“0” ，當主持人按下開始按鈕“k1”選手可以搶答，控制電路進行二進制譯碼，通過4511譯碼器在數(shù)碼管顯示選手號碼，LED小燈和蜂鳴器在選手按下?lián)尨鸢粹o時小燈點亮，蜂鳴器發(fā)聲。3.1.1選手搶答電路選手搶答電路，直接進行編碼，例如：1號選手，他的號碼是一號，就直接接在CD4511的A端，他的二進制編碼是0001，以此類推，2號的為0010；3.1.2 顯示電路顯示通過一位數(shù)碼管顯示，通過CD4511譯碼器控制一位數(shù)碼管的顯示。3.2電路仿真3.2.1 主持人清零顯示當支持人按下清零

5、按鈕“S9”，數(shù)碼管處于初始狀態(tài)顯示“0”。3.2.2 選手搶答顯示系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，主持人按下開始按鈕“k1”，選手1號搶答，數(shù)碼管顯示選手號碼。3.3 電路元器件的選擇和參數(shù)確定（1）數(shù)碼管輸入保護電阻（R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14）數(shù)碼管工作電壓1.5V,10mA，譯碼器4155的輸出電壓是3.25V,電阻要分壓1.75V，所以數(shù)碼管輸入的分壓電阻選用100R的電阻進行分壓。(2) 限流電阻（R1、R2、R3、R4、R5、R6）： 防止電源與地相連時電源損壞，這里選取。（3）二極管，三極管在電路中的作用二極管具有單向導電性，將二極管作為開關使用，選用的是1N4148

6、；半導體三極管工作在飽和狀態(tài)和截止狀態(tài)，本電路三極管處于飽和導通，選用的是2N3391A（4）電路中用到一個一位數(shù)碼管顯示器，選用的是共陰極7段數(shù)碼管顯示器；4、仿真中出現(xiàn)的問題及解決方法（1）在電路設計完成，在Proteus 6.9 SP4中進行仿真，當按下?lián)尨鸢粹o，數(shù)碼管顯示數(shù)字顯示不會保留。解決方法：在電路中添加一個三極管，在電路中起到開關的作用，將顯示的數(shù)字鎖?。?、設計的不足在電路設計中只能完成簡單的開始，清零，搶答功能，在主持人按下開始按鈕沒有宣布開始搶答，選手提前搶答將不能進行判斷。在搶答電路中沒有搶答計時和回答計時的功能，電路設計不是太完善。6、心得體會通過本次數(shù)字電子實習加強

7、了我們動手、思考、解決問題的能力。在整個實習過程中，我們通過查閱資料和思考設計出了一些搶答器的原理圖，但是由于考慮不周全導致一些電路雖然實現(xiàn)了搶答功能，但由于原理上的不完善而不具備基本的實用功能。通過分析比較我們選出了最佳的設計電路。在實訓中我們學習了Protel99se和Proteus 6.9 SP4軟件的使用，掌握了電子元器件的封裝和PCB版的生成，對操作的軟件有了進一步的了解，同時也加深了我們對電子元件功能的了解，也發(fā)現(xiàn)了許多在學理論是我們沒有發(fā)現(xiàn)的錯誤，通過本次課程設計我學到了很多在理論課上所學不到的東西，這提醒著我們要將理論用于實踐，這樣我們才會對所學的東西有一個更加深刻的理解。只有在實踐中我們才能發(fā)現(xiàn)一些理論上沒有發(fā)現(xiàn)的問題，在試驗中解決問題。感謝學校給我們這一個鍛煉的機會，同時也感謝老師在實訓中對我們的幫助。7、附錄附錄一：電路仿真圖附錄二：Prote l99se電路原理圖附錄三：Protel99se生成的PCB圖附錄四：元器件清單附錄五：元器件說明（1）CD4511BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄 滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT：3腳是測試輸