CD4511是一片CMOSBCD—鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼-七段碼譯碼器。具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。下面將介紹基于CD4511的八路搶答器電路的設(shè)計(jì)。

　　電路功能

　　1、搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S1～S8表示。

　　2、設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。

　　3、搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

　　4、參賽選手進(jìn)行搶答時(shí)，若搶答有效，顯示器上則顯示選手的編號(hào)，并保持到主持人將搶答器系統(tǒng)復(fù)位時(shí)為止。

　　電路流程

　　1、開始上電之后，主持人按復(fù)位鍵，搶答開始。數(shù)碼顯示電路上會(huì)顯示成功搶答的選手的編號(hào)。

　　2、當(dāng)有選手搶答成功之后，系統(tǒng)就進(jìn)行了優(yōu)先鎖存，其他搶答選手搶答無(wú)效。

　　3、如果主持人未按下復(fù)位鍵，而有人按了搶答按鍵，此次搶答無(wú)效，只有當(dāng)主持人按下了復(fù)位鍵，選手才能進(jìn)行順利搶答。

　　電路原理

　　搶答器訊響電路由NE555接成音多諧振蕩器，其中R16=R17=10K，揚(yáng)聲器通過(guò)100UF的電容器接在NE555IC的3腳與地（GND）之間。C1=0。01，R16沒有直接和電源相接，而是通過(guò)四只1N4148組成二極管或門電路，四只二極管的陽(yáng)極分別接CD4511的1，2，6，7腳，任何搶答按鍵按下，訊響電路都能振蕩發(fā)出訊響聲。

　　S1-S8組成1-8路搶答鍵，D1-D12組成數(shù)字編碼器，任一搶答案鍵按下，都須通過(guò)編碼二極管編成BCD碼，將高電平加到CD4511所對(duì)應(yīng)的輸入端，從CD4511的引腳可以看出，引腳6，2，1，7分別為BCD碼的D，C，B，A位（D這高位，A為低位，即D，C，B，A分別代表BCD碼8，4，2，1位）。設(shè)S8鍵按下，高電平加到CD4511的6腳，而2，1，7腳保持低電平，此時(shí)CD4511輸入BCD碼這“1000”。又如設(shè)S5鍵按下，此時(shí)高電平通過(guò)兩只二極管D6，D7加到CD4511的2腳與7腳，而6，1腳保持低電平。此時(shí)CD4511輸入的BCD碼是“0101”依此類推，按下第幾號(hào)搶管鍵，輸入的BCD碼就是鍵的號(hào)碼并自動(dòng)地由CD4511內(nèi)部電路譯碼成十進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。

　　由于搶答器都是多路即須滿足多位搶答者搶答要求，這就有一個(gè)先后判定的鎖存優(yōu)先電路，確保第一個(gè)搶答信號(hào)鎖存住，同時(shí)數(shù)碼顯示并拒絕后面搶答信號(hào)的干擾。CD4511內(nèi)部電路與Q1，R7，R8，D13，D14組成的控制電路可完成這一功能，當(dāng)搶答鍵都未按下時(shí)，因?yàn)镃D4511的BCD碼輸入端都有接地電阻（10K），所以BCD碼的輸入端為“0000”。則CD4511的輸出端a，b，c，d，e，f均為高電平，g為低電平。通過(guò)CD4511對(duì)0-9這10個(gè)數(shù)字的分析（見CD4511真值表）可以看到，只當(dāng)數(shù)字為0時(shí)，才出現(xiàn)d為高電平而g為低度電平，這時(shí)Q1導(dǎo)通，D13，D14的陽(yáng)極均為低電平，使CD4511的第5腳，即LE端為低電平”0”。這種狀態(tài)下，CD4511沒有鎖存而允許BCD碼輸入，在搶答準(zhǔn)備階段，主持人會(huì)按復(fù)位鍵數(shù)顯為”0”態(tài)。正是這種情況下，搶答開始。當(dāng)S1-S8任一鍵按下時(shí)，CD4511的輸出端d為低電平或輸出端g為高電平，這兩種狀態(tài)必有一個(gè)存在或都存在，迫使CD4511的LE端（第5腳）由0到1，反映搶答鍵信號(hào)的BCD碼允許輸入，并使CD4511的a，b，c，d，e，f，g七個(gè)輸出鎖存保持在LE為0時(shí)輸入的BCD碼之顯示狀態(tài)。例如S1按下，數(shù)碼管應(yīng)顯示1，此時(shí)僅e，f為高電平，而d為低電平。此時(shí)三極管Q1的基極亦為低電平，集電極為高電平。經(jīng)D13加至CD4511第5腳，即LE由0-1狀態(tài)。則在LE為”0”時(shí)輸入給CD4511的第一個(gè)BCD碼數(shù)據(jù)，被判定優(yōu)先而鎖存。所以數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)S1送來(lái)的信號(hào)是1，S1之后的任一按鍵信號(hào)都不顯示。為了進(jìn)行下一題的搶答，主持人順先按下復(fù)位鍵S9，清除鎖存器內(nèi)的數(shù)值，數(shù)顯先是熄滅一下，再?gòu)?fù)”0”顯狀態(tài)，此后若S5鍵第一個(gè)按下，這時(shí)應(yīng)立即顯”5”。與此同時(shí)CD4511的輸出端14腳g為高電平（10腳d為低電平，12腳b為低電平，Q1截止），并通過(guò)D14使CD4511的第4腳為高電平。此時(shí)LE呈”0”—“1”狀態(tài)，于是電路判定優(yōu)先鎖存。后邊接蹲面來(lái)的其它按鍵信號(hào)被封住，可見電路”優(yōu)先鎖存”后，任何搶答鍵均失去作用。本電路推薦工作電壓為5-8V.只要元件質(zhì)量良好，焊接裝配無(wú)誤，一般不必調(diào)試，均可一次成功。

　　總結(jié)

　　本文詳細(xì)介紹了八路智能搶答器的設(shè)計(jì)方案和功能。這種八路智能搶答器主要是基于CD4511集成芯片，成本較低。說(shuō)明了智能搶答器的工作原理和工作過(guò)程。在說(shuō)明工作原理的過(guò)程中，突出了搶答器設(shè)計(jì)中的基本電路的組成單元以及這些單元如何實(shí)現(xiàn)搶答功能，指出了各單元電路的設(shè)計(jì)方法和意義，以及如何進(jìn)行搶答控制。希望大家能活學(xué)活用，進(jìn)行修改與創(chuàng)新。