发布时间 : 星期三 文章智力竞赛抢答器逻辑电路设计 (2)更新完毕开始阅读
显示电路一般由 LED为发光二极管或数码显示器来实现，由于数码显示电路一般都需要显示驱动电路来实现比较复杂。而LED为发光二极管主要加上适当的正向电压，该管即可发光，LED内接法有两种：即共阳极和共阴极接法，要使其对方的发光二极管发光，前种接法使其相应的极为低电平，后种接法使其相应极为高电平。半导体二极管的优点是体积小、工作可靠、寿命长、响应速度快、颜色丰富、缺点是功耗较大。
在本电路的设计中主要采用Q1-Q4和LED1～LED5等元器件组成显示电路（如图3－10），用来显示抢答者的组别。CD4042的Q端输出低电平时LED不发光。CD4042 的Q输出高电平时LED发光,显示抢答者的组别。
图3－8显示电路
（4）门控多谐振荡电路
多谐振荡器是一种无稳态电路,它在接通电源后不需要外加触发信号,电路状态能够自动地不断变换,产生矩形波的输出.由于矩形波中的谐波分量很多,因此这种振荡器冠以”多谐”二字。在数字电路设计中常常使用555多谐振荡电路、施密特振荡电路或者由简单的门电路来实现，由于555多谐振荡电路、施密特振荡电路应用于对于电路精度要比较高的电路设计中。与普通的门电路相比门电路具有电路结构简单、成本低 、实现容易的特点。而在本电路的设计
中门控多谐振荡电路由CD4011门电路和R14、C1等组成。它主要用来驱动Q5使扬声器发出声音。开关按下与非门输出高电平，门控多谐振荡器起振。扬声器发声。门控多谐振荡器频率由R14、C1来决定，振荡器频率约为800HZ。
CD4011、 CD4012的逻辑图和实现的功能如下表3－1 名称 CD4011 4二输入与非门（1/4） 逻辑图 实现的功能 所有这四组正逻辑反和闸皆可单独使用之。 当任一闸之间或两输入端电位低时，则输出端之电位升高；两输入端同时电位高时，输出端之电位降低。 CD4012 双4输入与非门（1/2） 当任一闸之一或一个以上之输入端电位低时，将使输出端电位升高。如四个输入端皆为高电平时，则输出端之电位降低。 表3－1 CD4011、 CD4012的逻辑图
系统电路工作过程
如图（3－3）所示抢答器由控制电路、显示电路和声音提示电路3部分组成。锁存型D触发器CD4042、与非门IC2-1CD4042等元器件组成抢答控制电路；Q1—Q4、LED1~LED4等元器件组成显示电路；与非门IC3CD4011等元器件组成声音提示电路。J1A—J4A是抢答按钮，J5A位按钮。四位锁存器D触发器CD4042
是整个电路的核心器件，当POL6脚接高电平时，D触发器的输出状态由输入时钟脉冲的极性决定，即CP=1时，传输数据，CP=0时锁存数据。
当Q1—Q4没有按下时，CD4042的个输入端D1~D4经过电阻R1~R4上拉为高电平，因此其输出端Q1~Q4均输出高电平，Q1-Q4输出为低电平，Q1—Q4均截止，发光二极管LED1~LED4均不亮。此时与非门IC2-1CD4012输出低电平，由U4A、U6A CD4011等元器件组成的门控多谐振荡器处于停振状态，提示音电路不工作。同时与非门U3ACD4042输出低电平，使得U5A CD4011输出高电平，即CP=1，D触发器处于数据传输状态。假如SA1被按下，此时D1=0，Q1=0，使得U2A4042输出为高电平 ，U5A CD4011为低电平，即CP=0，D触发器转入锁存状态，再按下其他按钮，电路不再响应。同时CD4042的Q1=1，VY1接通，LED1点亮，显示第一路抢答。
在按下S1A的同时，与非门U3A输出高电平，门控多谐振荡器起振，由Q5驱动扬声器发出提示音。门控振荡器的振荡频率由R14、C1的参数决定，振荡频率约为800HZ。
SA5是复位按钮，按下J5A，可使与非门U5A CD4011的一个输入端置零，其输出变为高电平，即CP=1，电路又回到Q1~Q4=1，Q1~Q4=0的初始状态，为下一轮抢答做好准备，其他3路的工作原理与之相同。 （5）总电路仿真分析
四、电路的安装与调试
数字电路系统的设计完成后，一个重要的步骤是安装调试。这一步是对设计内
容的检验，也是设计修改的实践过程，是理论知识和实践知识综合应用的重要环节。安装调试的目标是使设计电路满足设计的功能和性能指标，并且具有系统要求的可靠性、稳定性、抗干扰能力。这里简要叙述安装调试数字电路的几个步骤。
（1） 检测电路元件
最主要的电路元件是集成电路，常用的检测方法是用仪器测量、用电路实验或
用替代方法接入已知的电路中。集成电路的检测仪器主要用集成电路测试仪，还可用数字