【正文】 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì)） 題目 基于 CD4511集成芯片 的多路搶答器 設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級(jí)專業(yè) 10 級(jí)應(yīng)用電子技術(shù) 1 班 所 在 系 機(jī)電工程系 指導(dǎo)教師 職稱 完成時(shí)間 2021 年 12 月 1 摘 要 隨著 科技的日新月異 ，促使人們 開始 學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)。 搶答器是 一個(gè) 機(jī)關(guān)學(xué)校開展智力競(jìng)賽活動(dòng)必不可少的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于學(xué)校、教育部門、企事業(yè)工會(huì)組織、俱樂(lè)部等單位組織舉辦各種知識(shí)、技術(shù)競(jìng)賽及文娛活動(dòng)時(shí)作搶答使用。 八路 數(shù)字搶答器 電路包括搶答，編碼，優(yōu)先，鎖存，數(shù)顯 ， 復(fù)位及 報(bào)警 電路。 搶答器數(shù)字 優(yōu)先 編碼電路由 D1D12 組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)字的編碼。 CD4511 是一塊含 BCD7段鎖存/譯 碼 /驅(qū)動(dòng)電路于一體的集成電路 。 搶答器 報(bào)警 電路由 NE555 接成音多諧振蕩器 構(gòu)成。搶答器數(shù)碼顯示電路由數(shù)碼管組成， 輸入的 BCD 碼自動(dòng)地由 CD4511 內(nèi)部電路譯碼成十進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。 經(jīng)過(guò)布線、焊接、調(diào)試等工作的八路數(shù)字智能搶答器成形，更具有實(shí)用性。 關(guān)鍵字 ： CD4511 數(shù)碼顯示 電路 報(bào)警電路 數(shù)字編碼電路 2 目 錄 引 言 ............................................................. 3 1總體設(shè)計(jì) .......................................................... 3 選題的目的和意義 .................................................... 3 課題研究的內(nèi)容 ...................................................... 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................... 4 搶答器目前存在的主要問(wèn)題 ............................................ 5 2搶答器的系統(tǒng)概述 ................................................... 5 系統(tǒng)的主要功能簡(jiǎn)介 .................................................. 5 搶答器的工作原理簡(jiǎn)介 ................................................ 6 搶答器系統(tǒng)的需求分析 ................................................ 6 搶答器的工作流程 .................................................... 6 搶答器的工作過(guò)程 .................................................... 7 3搶答器的單元電路設(shè)計(jì) ............................................... 7 搶答器設(shè)計(jì)中的數(shù)字編碼電路 .......................................... 8 搶答器設(shè)計(jì)中的譯碼 /優(yōu)先 /鎖存電路 ................................... 10 搶答器設(shè)計(jì)中的數(shù)碼顯示電路 ......................................... 16 搶答器設(shè)計(jì)中的報(bào)警電路 ............................................. 17 4搶答器的電路設(shè)計(jì)圖 ................................................ 20 搶答器工作原理 ..................................................... 20 搶答器 PCB 板電路圖 ................................................. 21 搶答器實(shí)物電路圖 ................................................... 22 5總結(jié)與展望 ....................................................... 23 致 謝 ............................................................ 24 參考文獻(xiàn) ........................................................... 24 3 引 言 在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)中 ， 知識(shí)競(jìng)賽 ， 評(píng)選優(yōu)勝， 選拔人才 之類的活動(dòng)愈加頻繁 。在競(jìng)賽中，都是 多 個(gè)選手一起參加 ，如果采用舉手回答問(wèn)題的這個(gè)方式來(lái)進(jìn)行競(jìng)賽已經(jīng)不適應(yīng)社會(huì)的需要。并且在 主持人提出的問(wèn)題 時(shí)候 ， 如果讓 選手 用舉手等方法 來(lái)進(jìn)行搶答 ， 這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性 。 而在當(dāng)今社會(huì)里，比賽 要追求 準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者 ， 這時(shí)候 智能 搶答器就派上用場(chǎng)了 。 智能 搶答器是一種應(yīng)用 十分 廣泛的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)合中，它 都 能 客觀 、迅速 地 判別 出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只 是 由幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等 器件 組成 的 ，能通過(guò) 發(fā)光管 的指示辯認(rèn)出選手號(hào)碼。現(xiàn)在大多數(shù) 智能 搶答器 都由 單片機(jī) 或 數(shù)字集成電路 構(gòu)成的 ， 并且 新增了許多功能，如選手號(hào)碼顯示，搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)， 選手得分顯示等功能。 隨著科技的發(fā)展， 現(xiàn)在的搶答器 向 著數(shù)字化 、 智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了智能 搶答器的 制造 成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識(shí)競(jìng)賽越來(lái)越多，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型搶答器 肯定很有市場(chǎng) 。因此，我選擇 簡(jiǎn)易 邏輯 數(shù)字搶答器 這一課題 。 八路智能搶答器主要由數(shù)字優(yōu)先編碼 電路、 鎖存 /譯碼 /驅(qū)動(dòng)電路于一體 的 CD4511集成電路 、數(shù)碼顯示電路和報(bào)警電路 組成。優(yōu)先編碼電路、 CD4511集成電路 將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在 數(shù)碼顯示管 上輸出，用報(bào)警電路對(duì)時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制， 這樣就構(gòu)成了八路智能搶答器電路。 1 總體設(shè)計(jì) 選題的目的和意義 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) ,讓我了解到了八路智能搶答器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，也 初步掌握 八路智能 搶答器的調(diào)整及測(cè)試方法，提高 實(shí)踐動(dòng)手能力和思考問(wèn)題的能力 。同時(shí) 通過(guò)本 次畢業(yè)設(shè)計(jì) ， 也讓我 鞏固 了以前學(xué)習(xí)的 理論知識(shí)，建立 邏輯數(shù)字電路的理論和實(shí)踐的結(jié)合 ，了解 了八路智能 搶答 器 各單元電路之間的關(guān)系及相互影響。初步掌握 了八路智能 搶答器 的調(diào)整及測(cè)試方法。 本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 通過(guò)參考大量文獻(xiàn)對(duì) 八路智能 搶答器的 工作原理 進(jìn)行了 系統(tǒng) 的 介紹，通過(guò)詳細(xì)的調(diào)查和權(quán)威技術(shù)資料及相關(guān)情報(bào)的收集， 為我們更深刻的了解電子技術(shù)提供了很好的平臺(tái)，使得更好的讓理論與實(shí)踐相結(jié)合。 課題研究的內(nèi)容 八路智能搶答器是采用了 CD4511 集成芯片 來(lái)實(shí)現(xiàn)功能要求的，在搶答 過(guò)程中，每個(gè)選手都有一個(gè)搶答按鈕。在主持人按下復(fù)位鍵宣布搶答開始的時(shí)候，選手就開始進(jìn)行 4 搶答，在 指定 時(shí)間內(nèi) 選手進(jìn)行搶答 ，數(shù)碼顯示屏 上會(huì)顯示最先搶答選手的 編號(hào)。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的編號(hào)，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按復(fù)位鍵，新一輪搶答開始。 通過(guò)研究后發(fā)現(xiàn)，采用數(shù)字電路技術(shù)設(shè)計(jì)的搶答器與目前常用的搶答器相比 優(yōu)點(diǎn)還是有很多的。 首先， 設(shè)計(jì) 電路連接簡(jiǎn)單，因?yàn)?采用了 CD4511 集成芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)的， 大多數(shù)功能單元都能通過(guò)數(shù)字電路完成，第二，工作性能可靠，抗 干擾 能力優(yōu)于目前搶答器。所以本研究是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性 和實(shí)用性 。 本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下 : 總體設(shè)計(jì) 。簡(jiǎn)要介紹了 八路智能 搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀 ；簡(jiǎn)要概述 了本 畢 業(yè)設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容 。 搶答器系統(tǒng)概述。說(shuō)明了 八路智能 搶答器的工作過(guò)程和主要功能。 搶答器的單元電路設(shè)計(jì)。詳細(xì) 概述 了本 畢業(yè)設(shè)計(jì)中，八路智能搶答器 各單元電路的設(shè)計(jì)。 搶答器的電路設(shè)計(jì)圖。展示了八路智能搶答器的電路圖、工作原理電路圖、 PCB板電路圖，更形象的表現(xiàn)出電路設(shè)計(jì)的思路。 總結(jié)與展望。 總結(jié)課題設(shè)計(jì)，指出設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題，提出改善的意見，并展望搶答器的未來(lái)設(shè)計(jì)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著我國(guó)搶答器市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。技術(shù)工藝，是衡量 一個(gè)企業(yè)是否具有先進(jìn)性，是否具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是否能不斷領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)者的重要指標(biāo)依據(jù)。了解國(guó)內(nèi)外搶答器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢(shì)對(duì)于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分關(guān)鍵。目前 市場(chǎng)上搶答器種類繁多，功能各異，價(jià)格差異也很大。那么選擇一款真正適合的 智能 搶答器就非常重要。 智能 搶答器一般分為電子搶答器和電腦搶答器。 電子搶答器的中心構(gòu)造一般都是由搶答器由 數(shù)字電子集成 電路組成，其搭配的配件不同又分為，非語(yǔ)音非記分搶答器和語(yǔ)音記分搶答器。非語(yǔ)音記分搶答器構(gòu)造很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)搶答器的主機(jī)和一個(gè)搶 答按鈕組成，在搶答過(guò)程中選手是沒有記分的顯示屏。語(yǔ)音記分搶答器是 由 一個(gè)搶答器的主機(jī) 、主機(jī)的顯示屏 以及 選手的記分顯示屏 等構(gòu)成，具有記分等功能 。 電子搶答器 多適用于學(xué)校和企事業(yè)單位舉行的簡(jiǎn)單的搶答活動(dòng) 。 電腦搶答器又分為無(wú)線電腦搶答器和有線電腦搶答器。無(wú)線電腦搶答器的構(gòu)成是由：主機(jī)和搶答器專用的軟件和無(wú)線按鈕。無(wú)線電腦搶答器利用電腦和投影儀，可以把搶答氣氛活躍起來(lái)，一般多使用于電臺(tái)等大型的活動(dòng)。有線電腦搶答器也是由主機(jī)和電腦配合起來(lái)，電腦 再 和投影儀配合起來(lái)，利用專門研發(fā) 5 的配套的搶答器軟件，可以十分完美的表現(xiàn)搶答的氣 氛。 搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合，但目前所使用的搶答器有的電路較復(fù)雜不便于制作 ,可靠性低 ， 實(shí)現(xiàn)起來(lái) 很 困難 ； 有的則用一些專用的集成塊 ,而專用集成塊的購(gòu)買又很困難 。而我所設(shè)計(jì)的多功能 搶答器 —— 簡(jiǎn)易 邏輯數(shù)字搶答器具有電路簡(jiǎn)單 ， 元件普通 ,易于購(gòu)買等優(yōu)點(diǎn) ,很好地解決了制作者制作困難和 難于購(gòu)買的問(wèn)題。 在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開始了普遍的應(yīng)用。 搶答器目前存在的主要問(wèn)題 隨著 科技技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 促使人們 開始 學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)。 搶答器是 一個(gè)機(jī)關(guān)學(xué)校開展智力競(jìng)賽活動(dòng)必不可少的設(shè)備，廣泛 應(yīng)用于學(xué)校、教育部門、企事業(yè)工會(huì)組織、俱樂(lè)部等單位組織舉辦各種知識(shí)、技術(shù)競(jìng)賽及文娛活動(dòng)時(shí)作搶答使用。 但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低， 質(zhì)量較差 。作為一個(gè)單位若專購(gòu)一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使搶答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展。 目前多數(shù) 智能 搶答器存在 一下幾點(diǎn)不足 ： 首先， 現(xiàn)場(chǎng)線路連接復(fù)雜。因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場(chǎng)的不同位置，每個(gè)選手與控制臺(tái)之間要有長(zhǎng)長(zhǎng)的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場(chǎng)的美觀，而且 降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場(chǎng)人員的走動(dòng)。 其次，電路復(fù)雜。因?yàn)?簡(jiǎn)單邏輯電路 只完成號(hào)碼處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手號(hào)碼的識(shí)別、譯碼、計(jì)分顯示等仍只能通過(guò)數(shù)字集成電路完成。采用 簡(jiǎn)單邏輯電路 掃描技術(shù)識(shí)別選手搶按號(hào)碼時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。 最后，容易出現(xiàn)選手搶按成功現(xiàn)象。 2 搶答器的系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的主要功能簡(jiǎn)介 八路智能搶答器的主要功能有如下三點(diǎn)： 1