天津轻工职业技术学院2009级毕业设计（论文）
段与输出端各位的对应关系如表2—2所示。
表2—2
输出端各位 数码管各段 G g F f E e D d C c B b A a 阳极数码管二进制数据位0表示对应字
段亮，数据为1表示对应字段暗;共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮。若要显示\字符共阳极数码管的字符编码应为1000000B,共阴极数码管的字型编码为0111111B，依次类推，只要把欲要显示数字字形码通过cd4511输出端送给数码管即可。数码管字型码见表2—3。
表2—3字型码
显示 字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 字型 g 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 f 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 e 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 共阳极 d 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 c 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 a 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 g 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 f 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 e 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 共阴极 d 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 c 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 b 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 a 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1
9
天津轻工职业技术学院2009级毕业设计（论文）
2.2 锁存器的定义和器件选择
锁存器的定义及器件选择
(一) 使用专门的锁存器74LS373，74LS3074等集成电路，使电路中元件增加，连线复杂，调试维修增加难度，并使设计成本增加。
(二) 选用锁存/译码/驱动器集成于一体的集成电路，可以简化外围电路，工作更加稳定。经比较两种方案，基于设计电路时，我们考虑的是电路简便，实用，稳定性，可靠性好，费用低的原则，故选用方案二。 CD4511BCD七段锁存，译码，驱动器是将锁存器，译码器。它的输出由输入的BCD码决定，故显示器显示数字为“0、1??9”。 分析CD4511各引脚功能知 5脚LE为锁存控制脚，LE脚为0时，ABCD输入端决定显示字符，LE脚为1时，锁存显示的字符此时控制LE脚的高低电平必须接外围电路，电路如图2.2所示。
图2.2 锁存、复位电路
此数选抢答器不仅有抢答的功能，而且还可以实现防作弊功能，更进一步维护比赛的公平，公正，公开原则。
2.3 复位、防作弊、锁存原理
一、复位原理
10
天津轻工职业技术学院2009级毕业设计（论文）
电路原理图如2—10所示S10为复位键，一般主持人在喊开始抢答前按下，当S10被按下时，CD4511LE脚为低电平0，CD4511没有处于锁存状态，显示字符有ABCD输入端决定，主持人此时并没有喊开始所以任何人不能进行抢答，ABCD输入端的值全部为0，CD4511的七段输出引脚ABCDEFG应该为1111110则LED数码管显示字符0，用CD4511输出ABCDEF分别接CD4086与非门的10，9，5，4，3，2引脚CD4511输出端G经VT1反向后变为高电平1连接CD4086的11，12，13引脚。这样CD4086与非门输入端为1，即输出低电平0，CD4086的输出端经过R3限流后连到CD4511的5脚LE上，保持主持人在没有喊开始之前LED数码管数字一直显示为0。
图2.3 复位电路
二、防作弊原理
主持人在按下S10按键后，CD4511LE引脚为低电平0，CD4511没有处于锁存状态显示字符取决于ABCD输入端，此刻并没有喊开始，所以ABCD输入端的值全部应为0，CD4511的输出端ABCDEFG应为1111110，而LED数码管显示为0，如果有人在此之前按下抢答键CD4511的输入端ABCD的值不全为0，输出端ABCDEFG也输出与输入相对应的值，通过LED数码管显示出抢答器的抢答号，而且还通过CD4086与非门后到达CD4511的LE引脚锁存该按键号，找出作弊的比赛者。因此，有效的防止有人作弊。
三、锁存原理
表2-4 锁存原理
键号编码 CD4511输入端 11 CD4086输入端 天津轻工职业技术学院2009级毕业设计（论文）
D C B A G F E D C B A 11、2 3 4 5 9 10 12 SB10 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 SB1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 SB2 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 SB3 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 SB4 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 SB5 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 SB6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 SB7 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 SB8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 SB9 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 当主持人喊开始后最先按下抢答键的键号会在LED数码管上显示出来，其它键再按下去也不起作用。某一个按键被按下后首先编码电路对其进行编码并输出到CD4511的ABCD端，由于CD4511本身具有译码，驱动功能，输出端ABCDEFG则根据ABCD的输入值输出对应的数值在LED数码管上显示出来。同时，CD4511是输出端ABCDEFG是值也送到了CD4086与非门的输入端上，经与非门输出端高电平1送到CD4511锁存引脚LE，由于CD4511的LE为锁存引脚，为低电平0时，无效。为高电平1时，处于锁存状态。此LE为高电平1时处于锁存状态，输出的值被固定与输入端ABCD的输入没有关系即比赛者再按下抢答键进行抢答均不起作用。主持人喊开始后，若首先按下的键为SB6时，当SB6被按下时，编码电路首先对其进行编码0110，再送到CD4511的输入端ABCD经CD4511本身具有的译码，驱动功能，输出端ABCDEFG为0011111则数码管上显示字符6，同时输出端AB是值00送到CD4086的10，9引脚，CDEF的值1111送到5，4，3，2引脚，G值经过VT1的反向后变为0送到11，12引脚，此时CD4086输入端的值为11110000，与非后输 出高电平1并送到CD4511的锁存引脚LE，CD4511是LE只要一为高电平1，立刻处于锁存状态，输入端ABCD输入的值都为无效，即再按抢答键不起作用。只有主
12
天津轻工职业技术学院2009级毕业设计（论文）
持人按下“复位”按钮强行使CD4511锁存脚置零，CD4511锁存解除，才能开始下一论抢答。依此原理可得表2—4。
2.4 声音提示电路及选择及工作过程
一、声音提示电路的选择
声音提示是为了更好的提示抢答人员是否还有抢答的机会而设置的电路。 方案一：选用扬声器发声，必须有功率放大集成电路进行信号放大，如功放块LM386发出声音，其电路连接复杂，扬声器功耗大，需要的元器件较多。 方案二：选用蜂鸣器 使用蜂鸣器不需要驱动电路，只需一个控制开关，就可以实现声音提示功能电路连接图如2.4所示。经比较，基于连接简单，费用低可以实现同样的功能，考虑选择第二种方案作为本设计的声音提示电路。
图2.4 声音提示电路
声音提示是协同显示字符工作的，支持人按下复位键时，数码管显示0字符，报警电路不工作，没有声音，只有有抢答键被按下时，数码管显示相应的键号，报警电路工作有声音。 二、工作过程
当有选手抢答成功后，数码管显示该选手号码，同时CD4086的输出端为高电平1，使CD4511处于锁存状态因VT2的基极是接应CD4086的输出端上的，所以VT2基极电压升高（>=0.7V）使VT2导通，蜂鸣器负极接地，正极接VCC，蜂鸣器工作发出声音，在主持人没有按下复位键一直工作。
13