所谓抢答器,就是选出最先按下按钮的人,所以当一个抢答者触发后要使其他人的抢答无效 

一共五四分:编码区,译码区,锁存复位区,报警区

整体思路:所有电路都是信息输入,进行转换升级,然后输出。我们按下按钮只能带去一瞬间的电流,这个变换很短暂,但这就足够了。这一瞬间的电流会到达红色部分进行编码,所谓编码,就是要让电流能带有数字信息。我们需要1~9来代表九位抢答者,各位可以想想只用加法,每个数字进行组合时只能用一次,需要哪些数字能组合出1~9呢?答案是1、2、4、8。比方说要显示7,用1+2+4得到,而为什么要先这样而不直接用7呢?如果单个表示的话需要9个接收端,而采用组合的方式只需要四个,可以大大减少引脚数。好巧4511芯片就用的1、2、4、8,分别对应它的7、1、2、6引脚,比方说7脚和1脚是高电平(也就是有电过来),4511就可以知道,并且4511会计算,1+2,所以数码管会显示3.至于为什么数码管会显示3,是因为4511就是控制管数码管的有数码管的地方就会有4511。那么4511是怎么控制数码管的呢?数码管其实是七段发光二极管,摆成8字形,有共阴和共阳两种,不过都差不多,本质上都是选择某些特定的二极管使它发光,然后组合显示出我们想要的数字,4511通过自己的加法计算得到人们想要的数字,它再在七段发光二极管中找到那几段并且通电点亮。至此按下按键就能显示出数字,再想办法储存和发出声音就完成了。

 第一部分(编码):红色部分

按键S1~S9,每个按键按下都要显示出对应的数字,大家可以先假设按下S7,看看电流能否通到4511的7、1、2引脚,二极管是单向导通的。注意先别看蓝色部分,报警区最后再看。试完S7还不信邪的可以再试试其他的按键,都是可以得到对应的数字的。使用二极管是利用它的单向导通性防止电流倒灌,倒灌啥意思呢,大家可以试试把二极管去掉再试试能否得到对应数字,再试试能不能显示出9。编码区的设计是很巧妙的,想要自己设计出来就记住几点,第一点:按键很多,但最终都会归到1、2、4、8四条线上,第二点:这个数字由几个数字组成那它就有几个分支,也就意味着需要几个二极管。比方说S7,它有D10、D11、D12三个分支,这三个分支分别代表1、2、4。

第二部分(译码):黄色部分

译码是4511的任务,将ABCD接受到的“无规律”电信号在QA~QG脚输出成有规律的电信号,这就叫译码。但我们知道其实ABCD接收到的电信号也是我们有意为之的,也就不存在什么“无规律的信号”了。这一部分主要看输入的电信号是否编译对了,4511的输出引脚和数码管的引脚没有接错,这样就ok了,剩下的4511都会搞定,它会帮你让数码管显示出你要的数字。(ABCD就是4511的7、1、2、6引脚)。另外注意4511和数码管之间要加电阻限流,因为数码管的本质就是发光二极管,如果电流过大,对它的寿命消耗较大

第三部分(储存复位):绿色部分

我们抢答通常只是快速拍下抢答器,不会一直按着,但按照我们当前完成的,松手后数码管也就不显示了。要怎么让数码管储存数据呢,4511的设计者已经帮我们做好了,4511的5脚是锁存脚,当5脚的状态由低电转为高电时,4511会保持低电时的输出状态,此时就算ABCD接收到的信号再多都不显示,所以要想办法在显示数字的同时出发5脚的锁存功能,这该咋办呢?其实这个问题可以转化成如何让4511的5脚知道数码管现在在显示数字,然后还得给一个高电。我们刚刚知道了1、2、4、8可以组成9个数,这是这9个数的共同点一,但它们在数码管显示时也会有共同点,比方说选出几段最常用发光二极管,让1~9显示的时候至少要用到这几段数码管中的一段,再找出4511连接到这几段发光二极管的引脚,将他们也连接到4511的5号锁存脚,并且要保证它们互不影响,这样无论是显示什么数字,都能有至少有4511的一个脚会为它的5脚带去高电平,这样就能实现储存的功能。

这里选择的是12,14脚也就是QB,QG,大家可以试试,是不是任意数字都会用到这两个发光二极管中的至少一个呢,在这下边分别接了两个二极管连接到5好锁存脚。这样一来确实可以对所有的数字进行锁存,但我们的目的是锁存1~9,而不锁存0,所以这里还用到了QD,也就是4511的10号引脚,这完全是为了实现0的不锁存,观察发现0用到了QB和QG中的QB,所以我们选用0所需的另外一段数码管QD,当显示0时,QD同样输出一段高电,此时三极管接通,集电极和发射极向导通使得QB输出的高电迷失方向,流向了地。这里对三极管Q1也就是9013进行说明,三极管是可以当开关用的。当基极没有电流时,三极管是不导通的,当基极有电流时,三极管是导通的。详情看这里https://www.bilibili.com/video/BV1kv411574Y?vd_source=d65838e71b096f0dab245117c585fd9d。

加上QD之后大家肯定有疑惑,这个样子还能不能实现显示数字,大家大可尝试一下,结果是虽然QD确实会消除一个高电信号,但它每次有机会消灭,QG都会输出高电,这样QG还是可以完成给5号引脚高电的任务。

看完锁存来看复位,毕竟一个抢答器不能只能用一次对吧。先来看4511的3,4脚。3脚为测试端,当它为0时,4511输出全为1,也就是显示数字8,4脚为消影端,当它为0时,输出全为0,并且清除4511的数据,也就是说可以要清楚锁存的数字,就要给4脚低电平,也就是0。1代表高电平,理解为通电,0代表低电平,理解为没电。无论什么情况下3脚都是高电平,它接到的那个箭头就代表电源,与此同时4脚的电性未知,因为有R5分压,但可以确定的是4脚一定不是低电,只有当我们按下S10时,4脚接地,4脚才会变成低电,与此同时R5防止了3脚接的电源与地相接,这样就实现了复位。

 第四部分(报警):蓝色部分

这要回到编码区,仔细观察我们可以发现4511的ABCD端都接上了D16~D19这四个二极管,而它们又都连上了R6,从而连在了一起。我们在这先学习一下NE555这颗芯片【电子电路设计入门篇五—NE555(1)】https://www.bilibili.com/video/BV1Wg4y1i7Hk?vd_source=d65838e71b096f0dab245117c585fd9d。现在我们知道555就是一个脉冲发射器,也就是一个一会儿放电,一会儿不放电的玩意,3脚就是它的输出端,也就是放电的地方,现在它接上了个100uf的电容,就能得到一个稳定的输出电流了,而不是一段一段的电流。这是什么原理呢,其实就是湖泊和江河的关系,我国南方的江河有干旱期也有汛期,这搞得一会儿水太多一会儿水太少,但还好我们有湖,可以暂时性的储存一些水,汛期储水,干旱期放水,使得下游有持续的水,100uf的电容就是这个作用。再旁边就是喇叭了,给它电就会响。

实物展示(右上角的是矩形波振荡器,可以忽略)

 (右下角的是矩形波振荡器,可以忽略)

好了以上就是9路抢答器的全部内容,如果有不懂可以留言,接下来我会制作温度检测报警系统的电路原理,如果有想看别的电路原理的也可留言,我都尽量完成。

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