原发布者:流星初见
八路抢答器原理分析八路抢答器主要由编码电路、锁存/译码/驱动电路于一体的CD4511集成电路、数码显示电路和报警电路组成。抢答器编码电路由VD1-VD12组成,实现数字的编码。CD4511是一块含BCD-7段锁存/译码/驱动电路于一体的集成电路。报警电路由NE555接成多谐振荡器构成。数码显示电路由数码管组成,输入的BCD码自动地由CD4511电路译码成十进制数,然后在数码管上显示。抢答器报警电路由NE555接成多谐振荡器,其中R16=R17=10KΩ,扬声器通过100uF的电容器接在NE555IC的3脚与0.1uF的电容器之间。R16没有直接和电源相接,而是通过四只1N4148组成二极管或门电路,四只二极管的阳极分别接CD4511的1,2,6,7脚,任何抢答按键按下,报警电路都能振荡并发出响声。KB1-KB8组成1-8路抢答键,VD1-VD12组成数字编码器,任一抢答案键按下,都须通过编码二极管编成BCD码,将高电平加到CD4511所对应的输入端,其中CD4511的引脚6,2,1,7分别为BCD码的D,C,B,A(D为高位,A为低位,即D,C,B,A分别代表BCD码的8,4,2,1位)。当电路通电,主持人按下复位键KB9后,选手就可以开始抢答。设按下KB8键,高电平加到CD4511的6脚,而2,1,7脚保持低电平,此时CD4511输入BCD码“1000”。如果按下KB3抢答键,高电平通过编码二极管VD3、VD4加到CD4511集成芯片的1、7脚(B、A位),1、7脚为高电平,2、6脚保持低电平,此时CD4511输入BCD码为“0011”。假设按下KB5键,此时高电平通过两只二极管VD6,VD7加到CD4
八路抢答器 该八路抢答器用于8人及8人以下的抢答比赛中,本抢答器实用可靠,采用数码显示器显示抢答编号,具有数码锁存,优先抢答及规定时间内抢答有效的功能。
电路原理框图 将抢答中先按下按钮的编号用锁存器锁存,其它按钮无效,然后送入专用频道数显译码电路,直接驱动数码管显示抢答编码。 二、电路各功能模块分析 (1)输入电路 利用8个常开接钮开关S1~S8和8只电阻R1~R8,组成抢答器的输入电路。
S1~S8为自复式常开按钮开关,分别作为8位抢答按钮,与它相连的8只电阻为下拉电阻,以保证按钮未按下时,锁存器的输入端为低电平。 (2) 定时电路 由555定时器,三极管T1、T2,非极性电容C3,C4,二极管D,时间继电器KT,电阻R13~R16组成。
当电路接通(S0按下),三极管T1经R16分压后导通,555定时器二脚电位拉低,3脚输出高电平,开始定时(设定为30S)三极管T2导通,继电器KT线圈得电,其常开开关闭合电路自锁。 (3) 8线一8线锁存优先编码器 由带公共时钟和复位端的编码器74LS273组成。
编码器的逻辑功能就是把输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码。优先编码器中,允许同时输入两个以上的编码信号。
不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队,当几个输入信号同时出现时,只对其中优先权最高的一个进行编码。 (4) 译码显示电路 由专用频道数显译码器CH233,电阻R10,数码显示管LT5547组成。
译码器的逻辑功能是将每一个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号,是编码器的反操作。数码管可以用TTL或CMOS集成电路直接驱动,所以使用译码器将BCD编码译成数码管所需要的驱动信号,以便使数码管用十进制数字显示出BCD编码表示的数值。
(5)音响提示电路 由两部分组成,喇叭B1组成提示开始抢答提示电路;KD型“叮咚”音乐集成电路,喇叭B2,极性电容C2,电阻R9组成抢答提示电路。 (6)电复位清零电路 由二极管VD9,电阻R11,极性电容C1组成。
555定时器的定时时间到,电路失电,电复位清零电路将锁存器清零复位,锁存器输出为低电平。 三、电路中所使用的元件 编 号 名 称 数 量 编 号 名 称 数 量 S0~S8 复 位 开 关 9 LT5547 数码显示管 1 R1~R8 下 拉 电 阻 8 VD1~VD9 二极管 9 R9~R14 电 阻 6 C1,C2 极性电容 2 R15,R16 分 压 电 阻 2 C3,C4 非极性电容 2 IC1 74LS2733 锁存编码器 1 VD 单向可控硅 1 IC2 CH233 数显译码器 1 V 二极管 1 IC3 KD 音乐集成电路 1 T1,T2 三极管 2 555 定时器 1 B1,B2 喇叭 2 KT 时间继电器 1 附图1 八路抢答器所选材料清单 电路原理总图 开关S0为主持人发出抢答命令时用的自复位常开式按钮开关。
按下S0后,开始抢答提示喇叭B1响,可以开始抢答。这时由以555定时器为核心的定时电路开始开作。
三极管T1导通, 555定时器触发计时。时间继电器线圈KT得电,延时(设定为1秒)后,常开触头闭合,电路自锁。
这时主持人松开S0,喇叭B1不再响。 如果1号抢答成功,此时锁存器输出端Q1变为高电平,同时VD1~VD8组成的或门输出高电平,给晶闸管控制端一个脉冲,晶闸答VD导通,锁存器处于锁存状态,所以输出端的数据保持不变,输出端Q1一直是高电平,经译码器各脚(a–g)输出高、低电平,由数码管显示出“1”,与此同时由可控硅导通时产生的触发信号送到提示电路触发音乐集成电路工作,使扬声器B2发出提示音响,为了区别开始抢答提示音,使用“叮咚”型的音乐集成芯片。
此后无论谁再按钮,都不能使锁存器的数据发生变化,音响提示电路也不会产生音响。 当抢答计时到时,无论有人抢答过还是无人抢答,都将使三极管T2无触发高电平,时间继电器KT线圈失电,闭合的常开触头断开,电路失电,再抢答也无效,即具有规定时间抢答有效的功能。
经VD9、R11、C1复位清零,锁存器输出为低电平,不再锁存。 到下一题时,再由主持人按下开始抢答按钮S0,由B发出抢答提示音。
附图2 八路抢答器原理图 五、设计心得 在设计之前,参考了许多相关的资料,从网络上下载了原理图。在设计中又参考了以前讲过的四路抢答器的原理图,有了基本的思路。
但着手设计时,又出现了许多未预料到的问题,例如元件的选择:在选择编码器时,是采用普通编码器还是优先编码器。普通编码器中,任何时刻只允许输入一个编码信号,否则输出将发生混乱。
所以选择了优先编码器。但是74LS系列中众多不同管脚的类型,选择哪个作编码器。
经过查找,选择了8线-8线的74LS273,因为想用数字的形式显示抢答者的编号,所以选择了数码显示管,但数码显示管不能直接和74LS273相连,数码显示管需要由TTL或CMOS集成电路驱动,所以在TTL还是CMOS集成电路上又进行了比较和选择。最后选择了专用频道数显译码器CH233,用它将74LS273输出的二进制代码译成相对应的高、低信号,用其作为数码显示管的驱动信号,数码显示管显示出相对应的选手编号。
在定时电路中,555定时器的类型也很多,根据设计需要选择了555定时器低电平触发。 在一些设计原理上也遇到了许多新问题。
刚开始设计时,电路中并未采用单。
电路原理如附图,它由IC1和一个编码开关以及控制器等组成。
编码开关是由IC1中的输入端A、B、C、D与二极管和按键组成。验证编码开关是否正确,只要按住任意一个按键。
使它有一个正电平输入,数码管就会显示相应的数字来。A、B、C、D这四条编码线。
分别是1、2、4、8。3则是由1+2同时输入一个正电平获得,5则由1+4获得,6则由2+4获得,7则由1+2+4获得,二极管是起反向截止作用的。
控制器是由可控硅和IC1的控制端(IC1的⑦、①、②、⑥脚)构成。当任意按下一个按键时,可控硅都会被触发导通,使IC1的控制端始终保持有一个高电平的输入.因此所按的数字得以锁存。
这样,后按下的按键就不能起作用,数码管就只显示先按下的键号。 这里的可控硅另一端与音乐片的正极相连。
当可控硅导通时,使音乐片得以通电发声。从而完成整个抢答功能。
该音乐片上电即能触发,也能自动停止,因此无需设暂停键。 当按下复位键时。
可控硅被切断电源而截止,IC1的控制端则由高电平转变为低电平而清零。为下一次抢答做准备。
DP801运算速度快,它能在很短的时间内处理多个信息。我们利用它的插座便能制作出一台八路抢答器。 抢答器有八路接口,可以随用随接,需要几路用几路。并且为比赛主持人准备了按钮和显示灯,以便确认是否有人抢答。 运行程序,单片机快速检测各抢答台按钮和主持人按钮。主持人按下“开始”按钮后0#灯点亮。单片机继续检测各按钮。若有人按钮,则显示其号码,并调用地址为70的子程序计时(画横线处可更改计时时间)。在计时过程中,若答对问题,主持人可用“复位”键退出子程序继续下一题。到时间还没有回答完,单片机便会发出声音报告,然后自动继续运行。若无人按钮,主持人可用“复位”键熄灭0#灯进行下一题。 制作安装:将接口板、指示灯、按钮、插孔焊接好固定在如图2的盒子里。 使用时,将用到的抢答器按钮插头插进插孔里运行程序就可以了。抢答器由按钮、接口板、单片机(DP801)三部分组成,按钮和接口板之间用插头、插座连接。接口板和单片机之间用26线扁平线连接。接口板电路原理图见图1。 程序清单如下: 地址 指令机器码 指令助记符 注释 地址 指令机器码 指令助记符 注释 0 04 00 SS4 ;数码管清零 33 04 05 SS 5 ;5号台按钮了 2 08 01 09 DZ1,09 ;检测1号台 35 12 70 DY 70 ;调用检测子程序 5 04 01 SS1 ;1号台按钮了 37 08 06 44 DZ 6,44 ;检测6号台 7 12 70 DY70 ;调用检测子程序 40 04 06 SS6 ;6号台按钮了 9 08 02 16 DZ 2,16 ;检测2号台 42 12 70 DY 70 ;调用检测子程序 12 04 02 SS 2 ;2号台按钮了 44 08 07 51 DZ 7,51 ;检测7号台 14 12 70 DY 70 ;调用检测子程序 47 04 07 SS 7 ;检测7号台了 16 08 03 23 DZ 3,23 ;检测3号台 49 12 70 DY 70 ;调用检测子程序 19 04 03 SS 3 ;3号台按钮了 51 08 08 58 DZ 8,58 ;检测8号台 21 21 70 DY 70 ;调用检测子程序 54 05 08 SS 8 ;8号台按钮了 23 08 04 30 DZ 4,30 ;检测4号台 56 12 70 DY 70 ;调用检测子程序 26 04 04 SS 4 ;4号台按钮了 58 08 00 63 DZ 0,63 ;检测主持人“开始”按钮 28 12 70 DY 70 ;调用检测子程序 61 00 00 JT 0 ;点亮0#灯,可以抢答 30 08 05 37 DZ5,37 ;检测5号台 63 08 09 00 DZ 9 ;检测主持人“复位”按钮 66 01 00 DK 0 ;断开0#灯,不可抢答 76 16 15 01 JISH 05,1 ;限时15秒回答问题 68 10 00 ZX 0 ;反复检测 79 09 09 88 TZ 09,88 ;检测主持人“复位”按钮 70 03 23 03 ZY 23,3 ;发出声音 82 08 15 79 DZ 15,79 ;未到时,再次检测 73 03 21 04 ZY 21,4 ;有人抢答 85 03 25 03 ZY 25,3 ;时间到,发出声音 88 01 00 DK 0 ;断开0#灯 90 13 FH ;回原处继续运行
第一章抢答器设计功能分析1.1 数字抢答器的概述对于抢答器我们大家来说都不陌生,它是用于很多竞赛场合,真正实现先抢先答,让最先抢到题的选手来回答问题。
抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上,体现了公平公正的原则。
1.2 设计任务与要求基本要求:1. 给主持人设置一个开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答器的开始。2. 抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后,若有选手按动抢答器按钮,编号立即锁存,并在LED数码上显示选手的编号,同时扬声器给出音响提示。此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答。
发挥部分:1. 抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。当节目主持人启动“开始”键后,要求定时器立即减计时,并用显示器显示,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续时间0.5秒左右。
2. 参加选手在设定的时间内抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。3. 如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器上显示00。
4. 选手如果在主持人按开始键之前违规抢答,系统报警,LED显示违规选手号码和FF,直到主持人按下停止键。第二章 抢答器方案论证抢答器的实现方式有种多样,通过纯电子器件搭建电路实现,如优先编码器,锁存器,555定时器译码器等,纯电子器件实现没有软件参与,调试简单,但是它不易于扩展和修改,而且电路结构复杂,调试困难电子,电子器件管脚很多,实际搭建起来费时费力,焊接很容易出错。
于是,我想到了用单片机实现。单片机体积小价格低,应用方便,稳定可靠。
单片机将很多任务交给了软件编程去实现,大大简化了外围硬件电路,使外围电路的实现简单方便。由于单片机本身不具有软件编译测试的功能,我们需要借助其他软件编译,将编译好的程序“烧”入单片机内。
在实际电路设计中,需要先通过仿真软件测试电路以及编译的程序,检查外围电路设计是否合理,软件编译是否正确,以及软件和硬件电路能否正常配合工作,能否准确的实现所设计的功能。如果测试通过,电路仿真没有问题能完全实现功能的话就可以实际的做板子的焊接工作了。
在老师的指导下我选择了常用的单片机仿真软件proteus6.9以及keil 进行仿真。第三章 硬件电路设计3.1总体设计根据抢答器的基本功能,可以设计出如下的单片机外围电路:图3-1 总体设计如图3-1,P3.0为开始抢答,P3.2为停止,P1.0-P1.7为八路抢答输入,数码管段选P0口,位选P2口低3位,蜂鸣器(用绿灯代替)输出为P3.6口。
P3.2为时间加1调整,P3.3为时间减1调整。3.2 外部振荡电路图3-2 外部振荡电路一般选用石英晶体振荡器。
此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。
C1,C2的典型值为30PF。3.3 复位电路的设计单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态,其电路图如图4所示:图3-3 复位电路在方案中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位可使寄存器及存储器的值都恢复到初始值,而前面的功能提到了倒计时间需要有记忆功能,该功能实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位,所以设定了软复位功能。
软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。3.1.4 显示电路的设计显示电路使用了七段数码管7SEG-MPX4-CC,它是共阴极的,由高电平点亮。
图3-4 阴极七段数码管4.1.5 按钮输入电路的设计抢答器的输入按钮使用常开开关,图3-5 抢答按键这些常开开关组成了抢答按键,硬件电路简单,在程序设计上也不复杂,只要在程序中消除在按键过程中产生的“毛刺”现象就可以了。这里采用最常用的方法即延时法,其的原理为:因为“毛刺”脉冲一般持续时间短,约为几ms,而按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里取10ms)后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键,否则无效。
3.1.6 发声这里能利用程序来控制单片机P3.6口线反复输出高电平或低电平,即在该口线上产生一定频率的矩形波,接上扬声器就能发出一定频率的声音,再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间,就能改变输出频率,从而改变音调,使扬声器发出不同的声音。第四章 系统软件设计4.1 程序系统结构图硬件电路确定后,软件的编程要与硬件相匹配,软硬件才能结合完成所要实现的功能。
由功能分析得到以下的软件结构图:图4-1 软件系统结构图4.2 程序流程图整个程序主要由定时器T0、定时器T1、外部中。
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范文: 数显式八路抢答器 原文: 摘 要 为了适应现代电子技术飞速发展的需要,更好的培养出21世纪的应用型人才,每个高校都开设的《数字电子技术基础》这门课程。
判断一名21世纪的大学生是否符合应用型人才的标准,数字电子技术的实际应用能力也在其中起到了举足轻重的地位!随着社会不断的发展,电子技术也的到了飞速的发展,各中电子产品的质量也的到了质的突飞猛进。其中的抢答器也由以前的简单、功能单一的电路,变为现在复杂、实现功能多的电子产品。
本次数电课程设计的编写是以实际动手研究为主线,以科学研究所研究到的所应用的的实际技术为主要内容。培养学生掌握电子技术的科学规律、技术,测量技术等研究方法使其具有独立动手研究的能力,以变在未来的工作中开拓创新。
抢答器是一种能使任何比赛及竞争性的游戏体现公平、公正的电子装备。在比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。
同时还应设计记分、犯规和奖惩记录等多种功能。为了全面运用科学动手研究的技术方法,在加强的直接动手方法的同时,力求让学生在短时间里得以掌握先进科学技术:如本设计中所使用到的EWB,Protel99等技术手段,新工具。
也培养了自己理论联系实际、设计电路的能力及正确的的处理数据、分析。由于时间仓促及个人水平有限,文档内容难免有错,敬请各位提出批评并指正。
关键字:抢答器、定时、记时。 目录: 第1章 设计任务书……………………………5 1.1 基本要求………………………………5 1.2 提高部分………………………………5 第2章 设计步骤………………………………6 2.1 已知条件………………………………6 2.2 电路工作原理图………………………6 2.2.1 抢答器的组成………………………7 2.2.2 74LS279锁存器电路……………… 8 2. 3 抢答器的工作原理…………………… 8 2.3.1 开关阵列电路………………………… 8 2.3.2 74LS148集成电路的工作原理……… 8 2.3.3 74LS148优先编码器………………… 9 2.3.4 译码驱动及显示单元………………… 11 2.3.5 解锁电路……………………………… 11 2.3.6 数码管………………………………… 12 2.3.7 译码器的基本概念及工作原理……… 12 第3章 电路的安装与PCB图………………… 13 3.1 电路的安装…………………………………13 3.2 八人智力抢答器电路PCB图……………13 第4章 主要技术指标的测量………………… 14 4.1 电源电压的测量………………………… 14 4.2 555多谐振荡器的输出占空比和频率…… 14 4.3 键功能的测试………………………………14 4.4 减数功能的测试和校准………………… 14 第5章 基本电子电工技术…………………………15 5.1基本工具的使用……………………………… 15 5.2电路的测试和分析…………………………… 15 5.2.1 电路前的调试………………………………15 5.2.2 动态调试………………………………… 16 第6章 元件清单…………………………………… 18 第7章 八人智力抢答器电路图…………………… 19 结束语 …………………………………………………20 参考资料……………………………………………… 21 鸣谢…………………………………………………… 22 参考文献: [1].清华大学电子学教研组编,童诗白主编:《模拟电子技术基础》(第二版)【M】,北京,高等教育出版社,1988年。
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..以上内容均摘自 更多详细内容 请登录 刨文网 ”,这里的文章全部是往届高校毕业生发布的原创毕业论文,内容详细,符合自身的专业水平。
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