九路抢答器电路图及原理

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。