CD4511八路抢答器实验报告 -

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1.1课题研究的相关背景 ...................................... 1

1.2选题的目的和意义 ......................................... 1

1.3课题研究的内容 ............................................ 2

1.4抢答器目前存在的主要问题 ............................... 3

................................. 4 2.1 抢答器的系统功能简介 ..................................... 4

2.2 抢答器的工作原理简介 ..................................... 4

2.3 抢答器系统的需求分析 ..................................... 5

2.4 抢答器的工作流程 .......................................... 5

2.5 抢答器的工作过程 .......................................... 6

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3.1 抢答器设计中的数字编码电路 .............................. 7

3.2 抢答器设计中的译码/优先/锁存电路 ....................... 9

3.3 抢答器设计中的数码显示电路 ............................. 13

3.4 抢答器设计中的报警电路 .................................. 15

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4.1 抢答器工作原理电路图 .................................... 18

4.2 抢答器实物电路图 ......................................... 20

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随着科技的日新月异，促使人们开始学科学、学技术、学知识。抢答器是一个机关

学校开展智力竞赛活动必不可少的设备， 广泛应用于学校、 教育部门、 企事业工会组织、

俱乐部等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答使用。

八路数字抢答器电路包括抢答，编码，优先，锁存，数显，复位及报警电路。抢答

器数字优先编码电路由 D1-D12 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。抢答器报警电路由NE555 接成音多谐振荡器构成。

抢答器数码显示电路由数码管组成，输入的BCD 码自动地由 CD4511 内部电路译码成十

进制数在数码管上显示。经过布线、焊接、调试等工作的八路数字智能抢答器成形，更

具有实用性。

CD4511 数码显示电路 报警电路 数字编码电路 第1章 绪论

在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛，评选优胜，选拔人材之类的活动愈加频繁。

在竞赛中， 都是多个选手一起参加， 如果采用举手回答问题的这个方式来进行竞赛已经

不适应社会的需要。 并且在主持人提出的问题时候， 如果让选手用举手等方法来进行抢

答，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。而在当今社会里，

比赛要追求准确、公正、直观地判断出第一抢答者，这时候智能抢答器就派上用场了。

智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、

迅速地判别出最先获得发言权的选手。 早期的抢答器只是由几个三极管、 可控硅、发光

管等器件组成的， 能通过发光管的指示辩认出选手号码。 现在大多数智能抢答器都由单

片机或者数字集成电路构成的， 并且新增了许多功能， 如选手号码显示，抢按前或者抢按后 的计时，选手得分显示等功能。

随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、 智能化的方向发展，这就必然提高了

智能抢答器的创造成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的

小型抢答器肯定很有市场。因此，我选择简易逻辑数字抢答器这一课题。

八路智能抢答器主要由数字优先编码电路、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。优先编码电路、 CD4511 集成电路将参赛队

的输入信号在数码显示管上输出， 用报警电路对时间进行严格控制， 这样就构成为了八路 智能抢答器电路。

通过这次毕业设计,让我了解到了八路智能抢答器的结构组成和工作原理，也初步

掌握八路智能抢答器的调整及测试方法， 提高实践动手能力和思量问题的能力。 同时通

过本次毕业设计， 也让我巩固了以前学习的理论知识， 建立逻辑数字电路的理论和实践

的结合， 了解了八路智能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响。 初步掌握了八路智

能抢答器的调整及测试方法。

本毕业设计通过参考大量文献对八路智能抢答器的工作原理进行了系统的介绍， 通

过详细的调查和权威技术资料及相关情报的采集， 为我们更深刻的了解电子技术提供了

很好的平台，使得更好的让理论与实践相结合。 2

八路智能抢答器是采用了 CD4511 集成芯片来实现功能要求的，在抢答过程中，每

个选手都有一个抢答按钮。 在主持人按下复位键宣布抢答开始的时候， 选手就开始进行

抢答，在指定时间内选手进行抢答， 数码显示屏上会显示最先抢答选手的编号。如果主

持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规， 数码显示屏显示犯规者的编号， 扬声器持

续发生。主持人可按复位键，新一轮抢答开始。

通过研究后发现， 采用数字电路技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比优点还

是有不少的。首先，设计电路连接简单，因为采用了 CD4511 集成芯片进行设计的，大

多数功能单元都能通过数字电路完成， 第二， 工作性能可靠，抗干扰能力优于目前抢答

器。所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性和实用性。

本论文章节的结构和内容如下:

第一章：绪论。简要介绍了八路智能抢答器的发展现状；简要概述了本毕业设计的

研究内容。

第二章：抢答器系统概述。说明了八路智能抢答器的工作过程和主要功能。

第三章：抢答器的单元电路设计。详细概述了本毕业设计中，八路智能抢答器各单

元电路的设计。

第四章： 抢答器的电路设计图。 展示了八路智能抢答器的电路图、 工作原理电路图、

PCB板电路图，更形象的表现出电路设计的思路。

第五章：总结与展望。总结课题设计，指出设计中的一些问题，提出改善的意见，

并展望抢答器的未来设计。

随着科技技术的不断发展，促使人们开始学科学、学技术、学知识。抢答器是一个

机关学校开展智力竞赛活动必不可少的设备， 广泛应用于学校、 教育部门、企事业工会

组织、俱乐部等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答使用。但抢答器

的使用频率校低，且有的要末制作复杂，要末可靠性低，质量较差。作为一个单位若专

购一台抢答器虽然在经济上可以承受， 但每年使用的次数极少， 往往因长期存放使抢答

器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。

目前多数智能抢答器存在一下几点不足： 首先，现场路线连接复杂。 因为每一个选手位于抢答现场的不同位置，每一个选手与控 制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了 2

现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性， 增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的

走动。

其次，电路复杂。因为简单逻辑电路只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其

它功能如选手号码的识别、 译码、 计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用简单

逻辑电路扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。

最后，容易浮现选手抢按成功现象。

第 2 章 抢答器的系统概述

八路智能抢答器的主要功能有如下三点：

1. 可同时供 8 名选手参加比赛，其相应的编码分别是 0、1、2、3、4、5、6、7，各

用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。

2. 给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢

答的开始。

3. 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号

即将锁存，并在 LED 数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。

如图 2-1 所示为抢答器的结构框图。电路完成为了基本的抢答功能，即开始抢答后，

当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

而报警电路则是起到提示作用。其工作原理为：接通电源后，当主持人按下复位键，宣

布"开始"抢答器工作。选手即可开始抢答，当选手按下抢答键后，抢答器完成：编码、

优先锁存、译码、数码显示。当一轮抢答之后，惟独主持人按下复位键，才干进行下一

轮抢答，否则抢答无效。