四路抢答器设计毕业论文
题目：四路抢答器设计
一、设计目的
1、学习数字电路中的优先编码器、锁存器、译码器、数据显示管的综合应用。
2、熟悉抢答器的工作原理
3、了解数字系统设计，调试及故障排除方法。
二、设计要求
1、四组参赛者进行抢答，当抢答组按下抢答按钮时，抢答器能准确的判断出抢答者。
2、抢答器应具有互锁功能，及某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。
3、抢答器应具有限时功能，及限制抢答时间、答题时间等，要求显示时间数据。
4、系统具有一个总的复位开关。
三、电路的总体结构
1、电路的总体原理框图
2，单元电路设计
(1)抢答电路设计
设计电路如图所示。电路选用优先译码器4511 来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。 （2）定时器设计
节目主持人根据抢答器的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置。
你由时钟产生电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG 上，当有人抢答
定时电路
译码器电路
显示电路
秒脉冲产生电路
优先编码器电路
控制电路
抢答按钮
锁存器
主持人控制开关
译码器
显示电路
时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，定时和定时电路停止工作。
四人抢答器电路原理及设计
1、设计方案
抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。抢答时间设定9秒，报警响声持续1秒。接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。
四、电路图
1、整体电路图
S1 S2 S3
S4D1
D2
D3
D4
D5
R1
10k
R2
10k
R3
10k
R4
10k
R5
10k
R6
10k
R7
2k
A
7
B
1
C
2
D
6
LT
3
BI
4
LE/STB
5
QA
13
QB
12
QC
11
QD
10
QE
9
QF
15
QG
14
U1
4511
R8
100k
R9
360
R10
360
R11
360
R12
360
R13
360
R14
360
R15
360
S
D6
1N4007
D7
D8D9D10D11
Q1
C1
100uF
+5V
LS1
SPEAKER
2、仿真结果
S1 S2 S3
S4D1
D2
D3
D4
D5
R1
10k
R2
10k
R3
10k
R4
10k
R5
10k
R6
10k
R7
2k
A
7
B
1
C
2
D
6
LT
3
BI
4
LE/STB
5
QA
13
QB
12
QC
11
QD
10
QE
9
QF
15
QG
14
U1
4511
R8
100k
R9
360
R10
360
R11
360
R12
360
R13
360
R14
360
R15
360
S
D6
1N4007
D7
D8D9D10D11
Q1
C1
100uF
+5V
LS1
SPEAKER
2.仿真结果
S1 S3 S4D1
D2
D3
D4
D5
R1
10k
R2
10k
R3
10k
R4
10k
R5
10k
R6
10k
R7
2k
A
7
B
1
C
2
D
6
LT
3
BI
4
LE/STB
5
QA
13
QB
12
QC
11
QD
10
QE
9
QF
15
QG
14
U1
4511
R8
100k
R9
360
R10
360
R11
360
R12
360
R13
360
R14
360
R15
360
S
D6
1N4007
D7
D8D9D10D11
Q1
C1
100uF
LS1
SPEAKER
五、工作原理
当开始仿真时，通过4511编译输出QA~QF为高电平给七段共阴数码管使其置零。选手开始通过对应的四路按钮S1、S2、S3、S4开始抢答，当有按钮被按下，其对应的1N4148为高电平，4511将其编译并把相应的选手通过七段共阴数码管以数字的形式显现，与其同时LS1为高电平并发出短暂的声音。此时，其他选手则无法再抢答。当按下S键使其复位新的一轮抢答开始。
例：按下仿真按钮，QA~QF为高电平七段共阴数码管置零。S2抢答成功，D2为高电平，D8为高电平LS1为高电平发出短暂的声音。与其同时4511的B为高电平，BCD码为0010通过编译输出QA、QB、QD、QE、QG至七段共阴数码管并显示出2，表示2号选手抢答成功，而其他选手不能再作抢答。按下S按钮使其复位，器官数码管显示为零，此时可以进行下一轮的抢答
附：元件清单
序号元件名含义数量参数
1 2N5551 三极管 1 -
整流二极
2 -
2 1N4007
管
3 1N4148 二极管8 -
4 4511 驱动芯片 1 5V
5 RES 电阻15 10K、100K
七段共阴
6 7SEG-DIGITAL 数码管 1
数码管
7 CAP-ELEC 电容电解 1 100uF
8 SPEAKER 扬声器 1 1V
9 BUTTON 按钮 5 1.2*1.2
六、总结
对于抢答器的设计及焊接，实际操作相对来说还是比较麻烦的。实验中很多人都是做了一天多才做好。由此在实验中暴露了很多的问题值得深思。
1.在做实验仿真的时候对软件Multisim的不熟悉让很多人无法独立的完整的画出仿真图。
2.在焊接电路板的时候很多人过于着急，对于很多电路没有弄懂或是还未看清楚就焊接上了，而后发现的电路板出了问题，想修改确实很不容易。
3.而对于焊接中出现的一些问题我就结合自身的情况简要的说明下：
在实际焊接中，我相对来说较为认真，但仍然出现了漏焊的现象，这个也是大家普遍存在的问题，还有就是对焊接工艺操作的不熟练使得我所花费的时间较多。
另外，在脉冲电路中在电脑上仿真，一开始我采用的是单稳态脉冲电路，仿真时蜂鸣器会响，而采用了多谐震荡电路蜂鸣器却不会响，在实际焊接中我还是采用了多谐震荡电路，结果只有了显示，灯光，未有声音。其中原因我是百思不的其解，后来在电脑上再次试验问题得到了解决。
总结这次的实验我的收获还是很多，对于Multisim和焊接都有了进一步的了解，很希望还有更多类似动手操作的机会。
七、参考文献
【1】阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社
【2】吕思忠，《数子电路实验与课程设计》哈尔滨工大学出版社【3】《数字电路应用300例》中国电力出版社