【正文】 畢業(yè)論文 (設(shè)計） 題目 基于 CD4511集成芯片 的多路搶答器 設(shè)計 學生姓名 學 號 年級專業(yè) 10 級應用電子技術(shù) 1 班 所 在 系 機電工程系 指導教師 職稱 完成時間 2021 年 12 月 1 摘 要 隨著 科技的日新月異 ，促使人們 開始 學科學、學技術(shù)、學知識。 搶答器是 一個 機關(guān)學校開展智力競賽活動必不可少的設(shè)備，廣泛應用于學校、教育部門、企事業(yè)工會組織、俱樂部等單位組織舉辦各種知識、技術(shù)競賽及文娛活動時作搶答使用。 八路 數(shù)字搶答器 電路包括搶答，編碼，優(yōu)先，鎖存，數(shù)顯 ， 復位及 報警 電路。 搶答器數(shù)字 優(yōu)先 編碼電路由 D1D12 組成，實現(xiàn)數(shù)字的編碼。 CD4511 是一塊含 BCD7段鎖存/譯 碼 /驅(qū)動電路于一體的集成電路 。 搶答器 報警 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 碼自動地由 CD4511 內(nèi)部電路譯碼成十進制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。 經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作的八路數(shù)字智能搶答器成形，更具有實用性。 關(guān)鍵字 ： CD4511 數(shù)碼顯示 電路 報警電路 數(shù)字編碼電路 2 目 錄 引 言 ............................................................. 3 1總體設(shè)計 .......................................................... 3 選題的目的和意義 .................................................... 3 課題研究的內(nèi)容 ...................................................... 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................... 4 搶答器目前存在的主要問題 ............................................ 5 2搶答器的系統(tǒng)概述 ................................................... 5 系統(tǒng)的主要功能簡介 .................................................. 5 搶答器的工作原理簡介 ................................................ 6 搶答器系統(tǒng)的需求分析 ................................................ 6 搶答器的工作流程 .................................................... 6 搶答器的工作過程 .................................................... 7 3搶答器的單元電路設(shè)計 ............................................... 7 搶答器設(shè)計中的數(shù)字編碼電路 .......................................... 8 搶答器設(shè)計中的譯碼 /優(yōu)先 /鎖存電路 ................................... 10 搶答器設(shè)計中的數(shù)碼顯示電路 ......................................... 16 搶答器設(shè)計中的報警電路 ............................................. 17 4搶答器的電路設(shè)計圖 ................................................ 20 搶答器工作原理 ..................................................... 20 搶答器 PCB 板電路圖 ................................................. 21 搶答器實物電路圖 ................................................... 22 5總結(jié)與展望 ....................................................... 23 致 謝 ............................................................ 24 參考文獻 ........................................................... 24 3 引 言 在這個競爭激烈的社會中 ， 知識競賽 ， 評選優(yōu)勝， 選拔人才 之類的活動愈加頻繁 。在競賽中，都是 多 個選手一起參加 ，如果采用舉手回答問題的這個方式來進行競賽已經(jīng)不適應社會的需要。并且在 主持人提出的問題 時候 ， 如果讓 選手 用舉手等方法 來進行搶答 ， 這在某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性 。 而在當今社會里，比賽 要追求 準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者 ， 這時候 智能 搶答器就派上用場了 。 智能 搶答器是一種應用 十分 廣泛的設(shè)備，在各種競賽、搶答場合中，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 由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等 器件 組成 的 ，能通過 發(fā)光管 的指示辯認出選手號碼?，F(xiàn)在大多數(shù) 智能 搶答器 都由 單片機 或 數(shù)字集成電路 構(gòu)成的 ， 并且 新增了許多功能，如選手號碼顯示，搶按前或搶按后的計時， 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)模的知識競賽越來越多，操作簡單，經(jīng)濟實用的小型搶答器 肯定很有市場 。因此，我選擇 簡易 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)動電路于一體 的 CD4511集成電路 、數(shù)碼顯示電路和報警電路 組成。優(yōu)先編碼電路、 CD4511集成電路 將參賽隊的輸入信號在 數(shù)碼顯示管 上輸出，用報警電路對時間進行嚴格控制， 這樣就構(gòu)成了八路智能搶答器電路。 1 總體設(shè)計 選題的目的和意義 通過這次畢業(yè)設(shè)計 ,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)整及測試方法，提高 實踐動手能力和思考問題的能力 。同時 通過本 次畢業(yè)設(shè)計 ， 也讓我 鞏固 了以前學習的 理論知識，建立 邏輯數(shù)字電路的理論和實踐的結(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)整及測試方法。 本 畢業(yè)設(shè)計 通過參考大量文獻對 八路智能 搶答器的 工作原理 進行了 系統(tǒng) 的 介紹，通過詳細的調(diào)查和權(quán)威技術(shù)資料及相關(guān)情報的收集， 為我們更深刻的了解電子技術(shù)提供了很好的平臺，使得更好的讓理論與實踐相結(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 來實現(xiàn)功能要求的，在搶答 過程中，每個選手都有一個搶答按鈕。在主持人按下復位鍵宣布搶答開始的時候，選手就開始進行 4 搶答，在 指定 時間內(nèi) 選手進行搶答 ，數(shù)碼顯示屏 上會顯示最先搶答選手的 編號。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，揚聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按復位鍵，新一輪搶答開始。 通過研究后發(fā)現(xiàn)，采用數(shù)字電路技術(shù)設(shè)計的搶答器與目前常用的搶答器相比 優(yōu)點還是有很多的。 首先， 設(shè)計 電路連接簡單，因為 采用了 CD4511 集成芯片進行設(shè)計的， 大多數(shù)功能單元都能通過數(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。所以本研究是一個實用的工程設(shè)計，具有創(chuàng)新性 和實用性 。 本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下 : 總體設(shè)計 。簡要介紹了 八路智能 搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀 ；簡要概述 了本 畢 業(yè)設(shè)計的研究內(nèi)容 。 搶答器系統(tǒng)概述。說明了 八路智能 搶答器的工作過程和主要功能。 搶答器的單元電路設(shè)計。詳細 概述 了本 畢業(yè)設(shè)計中，八路智能搶答器 各單元電路的設(shè)計。 搶答器的電路設(shè)計圖。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)計的思路。 總結(jié)與展望。 總結(jié)課題設(shè)計，指出設(shè)計中的一些問題，提出改善的意見，并展望搶答器的未來設(shè)計。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著我國搶答器市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點。技術(shù)工藝，是衡量 一個企業(yè)是否具有先進性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領(lǐng)先于競爭者的重要指標依據(jù)。了解國內(nèi)外搶答器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動向、工藝設(shè)備、技術(shù)應用及趨勢對于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場競爭力十分關(guān)鍵。目前 市場上搶答器種類繁多，功能各異，價格差異也很大。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，非語音非記分搶答器和語音記分搶答器。非語音記分搶答器構(gòu)造很簡單，就是一個搶答器的主機和一個搶 答按鈕組成，在搶答過程中選手是沒有記分的顯示屏。語音記分搶答器是 由 一個搶答器的主機 、主機的顯示屏 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 多適用于學校和企事業(yè)單位舉行的簡單的搶答活動 。 電腦搶答器又分為無線電腦搶答器和有線電腦搶答器。無線電腦搶答器的構(gòu)成是由：主機和搶答器專用的軟件和無線按鈕。無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，一般多使用于電臺等大型的活動。有線電腦搶答器也是由主機和電腦配合起來，電腦 再 和投影儀配合起來，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，早已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用的搶答器有的電路較復雜不便于制作 ,可靠性低 ， 實現(xiàn)起來 很 困難 ； 有的則用一些專用的集成塊 ,而專用集成塊的購買又很困難 。而我所設(shè)計的多功能 搶答器 —— 簡易 邏輯數(shù)字搶答器具有電路簡單 ， 元件普通 ,易于購買等優(yōu)點 ,很好地解決了制作者制作困難和 難于購買的問題。 在國內(nèi)外已經(jīng)開始了普遍的應用。 搶答器目前存在的主要問題 隨著 科技技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 促使人們 開始 學科學、學技術(shù)、學知識。 搶答器是 一個機關(guān)學校開展智力競賽活動必不可少的設(shè)備，廣泛 應用于學校、教育部門、企事業(yè)工會組織、俱樂部等單位組織舉辦各種知識、技術(shù)競賽及文娛活動時作搶答使用。 但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復雜，要么可靠性低， 質(zhì)量較差 。作為一個單位若專購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展。 目前多數(shù) 智能 搶答器存在 一下幾點不足 ： 首先， 現(xiàn)場線路連接復雜。因為每個選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個選手與控制臺之間要有長長的連接線。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)場人員的走動。 其次，電路復雜。因為 簡單邏輯電路 只完成號碼處理、計時、數(shù)據(jù)運算等功能，其它功能如選手號碼的識別、譯碼、計分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。采用 簡單邏輯電路 掃描技術(shù)識別選手搶按號碼時，電路的延遲時間較大。 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)的主要功能簡介 八路智能搶答器的主要功能有如下三點： 1