【正文】 . 可同時供 8 名選手參加比賽，其相應(yīng)的編碼分別是 0、 7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選 手的編號相對應(yīng)。 2. 給主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。 3. 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在 LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號，同時揚聲器給出音響提示。 6 搶答器的工作原理簡介 如圖 21所示為搶答器的結(jié)構(gòu)框圖。 電路完成了 基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。而報警電路則是起到提示作用 。 其工作原理為：接通電源后， 當 主持人 按下復位鍵 ，宣布 開始 搶答器工作。選手 即可開始 搶答 ， 當選手按下?lián)尨疰I后， 搶答器完成： 編碼 、優(yōu)先 鎖存、 譯碼 、 數(shù)碼顯示。 當一輪搶答之后， 只有主持人按下復位鍵，才能進行下一輪搶答，否則搶答無效 。 圖 21 搶答器結(jié)構(gòu)框圖 搶答器系統(tǒng)的需求分析 在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效。 可以顯示是哪位選手有效搶答，正確按鍵后有 訊響聲 。 按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。 只有主持人按下復位鍵，下一輪搶答才能開始進行。 搶答器的工作流程 搶答器的基本工作 原理 :在上電之后，系統(tǒng)開始運行， 在搶答 過程中 ， 會有 多個信號同時或不同時送入主電路中，搶答器內(nèi)部 電路和 CD4511 集成芯片會開始工作 ，并識別、記錄第一 個號碼 。在整個搶答器工作過程中， 編碼 電路、 優(yōu)先 \鎖存 \譯碼 電路 、顯示電路、報警電路都會運行 。搶答器的工作流程分為 正常搶答流程、主持人復位 等幾部分，如圖 22所示。 7 圖 22 搶答器的工作流程 搶答器的工作過程 開始上電之后， 主持人按 復位鍵 ， 搶答開始。 如有選手 按下 搶答 鍵 ， 報警電路會發(fā)出訊響聲 ， 并且數(shù)碼顯 示電路上會顯示成功搶答的選手的編號。 當有選手搶答成功之后，系統(tǒng)就進行了優(yōu)先鎖存，其他搶答選手搶答無效。 如果主持人未按 下復位 鍵，而有人按了搶答按鍵， 此次搶答無效，只有當主持人按下了復位鍵，選手才能進行順利搶答。 總而言之 ， 本課題利用 簡單邏輯數(shù)字電路 設(shè)計了 智能 搶答器，該搶答器 具有基本的強大功能， 提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本， 但是此搶答器功能還不夠強大，還有很多功能無法實現(xiàn)，需要我們繼續(xù)學習和研究。 3 搶答器的單元電路設(shè)計 八路智能搶答器主要由數(shù)字編碼電路、譯碼 \優(yōu)先 \鎖存驅(qū)動 電路、數(shù)碼顯示電路和報警電路組成?，F(xiàn)簡單介紹八路智能搶答器設(shè)計中的各單元電路的設(shè)計的情況。 8 搶答器設(shè)計中的數(shù)字編碼電路 參考電路如圖 31所示 ， S1— S8 組成 1— 8路搶答器， D1— D12 組成數(shù)字編碼器 。該電路完成 的 功能是 ：通過編碼二極管編成 BCD 碼，將高電平加到 CD4511 所對應(yīng)的輸入端 。 從 CD4511 的引腳可以看出，引腳 6， 2， 1， 7分別為 BCD 碼的 D、 C、 B、 A位（ D這高位， A為低位，即 D、 C、 B、 A分別代表 BCD碼 1 位）。 工作過程： 當電路上電，主持人按下復位鍵，選手就可以開始 搶答。 當 選手 1 按下S1 搶答鍵， 高電平 通過編碼二極管 D1 加到 CD4511 集成芯片的 7 腳（ A 位）， 7 腳為高電平， 6 腳保持低電平，此時 CD4511 輸入 BCD 碼為“ 0001”；當選手 2 按下 S2搶答鍵，高電平通過編碼二極管 D2加到 CD4511 集成芯片的 1腳（ B位）， 1 腳為高電平， 7 腳保持低電平，此時 CD4511 輸入 BCD 碼為“ 0010”；當選手 3按下 S3 搶答鍵，高電平通過編碼二極管 D D4 加到 CD4511 集成芯片的 7腳（ B、 A位）， 7 腳為高電平， 6腳保持低電平，此時 CD4511 輸入 BCD 碼為“ 0011”；當選手 4按下 S4 搶答鍵，高電平通過編碼二極管 D5 加到 CD4511 集成芯片的 2 腳（ C位）， 2 腳為高電平， 7 腳保持低電平，此時 CD4511 輸入 BCD 碼為“ 0100”；當選手 5按下 S5 搶答鍵，高電平通過編碼二極管 D D7 加到 CD4511 集成芯片的 7腳（ C、 A位）， 7 腳為高電平， 6 腳保持低電平，此時 CD4511 輸入 BCD 碼為“ 0101”； 當選手 6 按下 S6搶答鍵，高電平通過編碼二極管 D D9加到 CD4511 集成芯片的 2腳（ B、 C位）， 2腳為高電平， 7腳保持低電平 ，此時 CD4511 輸入 BCD 碼為“ 0110”； 當選手 7按下 S7搶答鍵，高電平通過編碼二極管 D D1 D12 加到 CD4511 集成芯片的 7腳（ B、 C、 A 位）， 7 腳為高電平， 6 腳保持低電平，此時 CD4511 輸入 BCD 碼為“ 0111”； 當選手 8按下 S8 搶答鍵，高電平加到 CD4511 集成芯片的 6腳（ D 位）， 6腳為高電平， 7 腳保持低電平，此時 CD4511 輸入 BCD 碼為“ 1000”。 輸入的 BCD碼就是鍵的號碼 ， 并自動地由 CD4511 內(nèi)部電路譯碼成十進制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。 9 圖 41 數(shù)字編碼 系列 電路 圖 31 數(shù)字編碼系統(tǒng) 電路 輸 入 輸 出 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 D C B A 10 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 表 311 數(shù)字編碼電路 功能真值表 搶答器設(shè)計中的譯碼 /優(yōu)先 /鎖存電路 CD4511 是一個用于驅(qū)動共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼 — 七段碼譯碼器，特點：具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的 CMOS 電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動 LED 顯示器。 CD4511 是一片 CMOS BCD— 鎖存 /7 段譯碼 /驅(qū)動器，引腳排列如 圖 321 所示。其中 A、 B、 C、 D為 BCD 碼輸入， a為最低位。 LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“ 8”，各 筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。 BI 為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應(yīng)加高電平。另外 CD4511 有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù) 9(1001)時，顯示字形也自行消隱。 LE 是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。 a～ g是 7 段輸出，可驅(qū)動共陰 LED 數(shù)碼管。另外， CD4511 顯示數(shù)“ 6”時， a段消隱；顯示數(shù)“ 9”時， d段消隱，所以顯示 9 這兩個數(shù)時，字形不太美觀。 （ 1）、 CD4511 的引腳圖 11 圖 321 CD4511 的引腳圖 各引腳的名稱：其中 6分別表示 BCD 碼 的 A、 B、 C、 D 位； 3 分別表示 LE、 BI、 LT； 1 1 1 1 14分別表示 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g；上邊的引腳表示輸入，下邊的引腳表示輸出；還有兩個引腳 16分別表示的是 VDD、 VSS。 其功能介紹如下： BI： 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腳是測試輸入端。當 BI=1， LT=0 時，譯碼輸出全為 1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七 段均發(fā)亮，顯示“ 8”。如果該端為低電平，則譯碼器輸出全為高電平，該端擁有最高級別權(quán)限，只要它為 0，既有上述現(xiàn)象，而與其余所有輸入端狀態(tài)無關(guān)。這一功能主要用于測試目的，因此正常使用中應(yīng)接高電平。 LE： 5腳是鎖定控制端。當 BI、 LT 為 1時，若該端為高電平，則加在 A、 B、 C、 D端的外部編碼信息不能進入譯碼，所以譯碼器的輸出狀態(tài)保持不變；當 LE=0 時，則 A、B、 C、 D 端的 BCD 碼一經(jīng)改變，譯碼器就立即輸出新的譯碼值。 A、 B、 C、 D：為 8421BCD 碼輸入端。 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g：為譯碼輸出端，輸出為高電 平 1有效。 12 圖 322 CD4511 內(nèi)部電路圖 13 圖 323 CD4511 內(nèi)部邏輯圖 （ 2）、譯碼驅(qū)動功能 編碼器實現(xiàn)了對開關(guān)信號的編碼，并以 BCD 碼的形式輸出，為了將輸出的 BCD 碼能夠顯示出來，需要用譯碼顯示電路，選擇常用的七段譯碼顯示驅(qū)動器 CD4511 作為譯碼電路。 CD4511 真值表如 圖 324所示。 CD4511 譯碼用兩級或非門擔任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù) B、 14 C進行組合，得出四項，然后將輸入的數(shù)據(jù) A、 D一起用或非門譯碼。 圖 324 CD4511 真值表 （ 3）、 鎖存優(yōu)先功能 由于搶答器都是多路即須滿足多位搶答者搶答要求，這就有一個先后判定的鎖存優(yōu) 先電路，確保第一個搶答信號鎖存住 。 同時數(shù)碼顯示并拒絕后面搶答信號的干擾。 CD4511內(nèi)部電路與 Q1， R7， R8， D13， D14 組成的控制電路（見 圖 325 CD4511 真值表 ）可完成這一功能 。 當搶答鍵都未按下時，因為 CD4511 的 BCD 碼輸入端都有接地電阻（ 10K），所以 BCD 碼的輸入端為 “ 0000”， 則 CD4511 的輸出端 a、 b、 c、 d、 e、 f均為高電平， g 15 為低電平。通過對 09 這 10個數(shù)字的分析（見 圖 325鎖存優(yōu)先功能電路圖 ）可以看到，只當數(shù)字為 0時，才出現(xiàn) d 為高電平 ， 而 g為低度電平 ， 這時 Q1 導通 ， D1 D14的陽極均為低電平 ， 使 CD4511 的第 5腳 （ 即 LE 端 ） 為低電平 “ 0”， 這種狀態(tài)下 ， CD4511沒有鎖存而允許 BCD 碼輸入 。 在搶答準備階段 ， 主持人會按復位鍵 ， 數(shù)顯為 “ 0” 態(tài) ，正是這種情況下 ， 搶答開始 ， 當 S1