八路数显抢答器设计
一、设计要求与内容
1、设计要求
（1） 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
（2） 设置一个系统清除和抢答控制开关K9，该开关由主持人控制。 （3） 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
2、内容
（1）555定时器的原理
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。
555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.
（2）LED数码管的结构及工作原理
LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
A、静态显示驱动：态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O埠进行驱动，或者使用如BCD码二-十进位*器*进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O埠多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O埠来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O埠才32个呢。故实际应用时必须增加*驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。
B、动态显示驱动：数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\"a,b,c,d,e,f,g,dp \"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
（3）译码驱动电路CD4511介绍
七段显示译码器CD4511是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成显示译码器驱动器，是一种以CMOS制成的中规模集成电路，它的功能是将4位二进制BCD码转换成显示器所需要的七段驱动信号a~g，它与共阴极数码显示管配合使用。
（4）抢答器组成
①编码电路：在实际设计中，编码电路一般可以直接使用专用数字集成电路。
②锁锁存以及锁存电路：当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。
③开关阵列电路：该电路由多路开关所组成，每一竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。当任一开关按下时，相应的输出为低电平，否则为高电平。 ④编码器：编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码，以提供数字显示电路所需要的编码输入。译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。
⑤译码驱动及显示单元：编码器实现了对开关信号的编码并以BCD码的形式输出。为了将编码显示出来，需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。一般这种译码通常称为7段译码显示驱动器。常用的7段译码显示驱动器有CD4511等。
⑥解锁电路：当触发锁存电路被触发锁存后，若要进行一下轮的重新抢答，则需将锁存器解锁。可将使能端强迫置1或置0（根据具体情况而定），使锁存顺处于等待歉收状态即可。
二、设计原理与电路图
1、原理：数字抢答器核心部件采用了一块数字CMOS集成电路，该集成电路是一块四/七段BCD锁存译码驱动器CD4511，CD4511⑦、①、②、⑥为BCD码的编码输入端，③脚LT为试灯脚，④脚BI为消隐脚，⑤脚LE为锁存控制端，⑨~⒖用来驱动数码管显示字符。其中LT、BT接高电平有效，LE接低电平选通、高电平锁存。当给ABCD输入端输入BCD编码时，CD4511经内部电路译动并通过输入端显示对应的字符。本电路即是用该原理来实现抢答任务的。当电源接通时ABCD均通过电阻接地，各输入端为“0”所以输出为“0”，抢答器开始工作，这时如果按下任何一个抢答开关，比如按下开关“2”则对应着BCD编码是A=0、B=
1、C=0、D=0，即代表了二进制数据0010输入端A端就转变为高电平，通过译码在数码管中就显示相应的十进制“2”，表示2号抢答成功。在电路上还用二极管VD
13、VD14和VT1构成锁存出发通道，只要是1~8中任一数字出现都会使锁存段出现高电平，数据被锁存，所以只要一人抢答在前，后面的人按下开关都不起作用。K9是复位开关，一旦问题回答完毕，主持人按下K9，电路回到初始状态，进行下一轮抢答。
2、电路图
三、安装与调试
1、调试步骤 （1）检查电路，将安装好的抢答器和电路原理图对照检查下列内容： A.检查各级晶体管的型号，安装位置和管脚是否正确； B.检查各级中周的安装顺序，初次级的引出线是否正确； C.检查二极管、三极管、电解电容的引线正、负接法是否正确； D.做些基本调试，如有无虚焊、错焊、漏焊、多焊等； （2）把应该固定的地方牢固的封住；
四、总结
通过两天的课程设计，使我对数字电路有了进一步的了解，在设计抢答器的过程中，通过查阅资料、上网搜索等，我对各电路器件及原理有了更深一层的认识，既增强了我的理解能力，也增强了我的动手能力，使我能更好的运用所学的知识。在此我要感谢老师的指导和同学的帮助，我相信这次实践会给我的未来的学习带来很多启发，我会在以后的工作学习中更好的理论联系实际，证明自己的能力。
