数字电路课程设计--智力竞赛抢答计时器

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1、1 目录目录 一、 概述2 二、 设计任务书2 三、 电路的组成及工作原理3 四、 设计步骤及方法4 五、 安装与调试8 六、 元件明细表10 七、 体会10 八、 参考文献11 2 概述概述 智力竞赛抢答计时器是一名计时的裁判员，它的任务是从若 干名竞赛者中确定出.最先的抢答者， 并要求参赛者在规定的时间 内回答完问题。 设计任务书设计任务书 一、设计题目：智力竞赛抢答计时器 二、技术要求： 1.设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器。 2.当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴 有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号。 3.电路具有控制回答问题时间的功能。要求回答问题的时间 小

2、于 100 秒（显示为 099） ，时间显示采用倒计时的方式。当达 到限定时间是，发出声响以示警告。 三、给定条件及元器件： 1.要求电路主要选用中规模 CMOS 集成电路 CC4000 系列。 2.电源电压为 510V。 3.本实验设计要求在数字电路实验箱上完成。 四、设计内容： 1.电路各部分的组成和工作原理。 3 2.元器件的选取及其电路图和功能。 3.电路各部分的调试方法。 4.在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问题，起原因及 解决办法。 电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理 根据上面所说的功能要求，智力竞赛抢答计事系统的组成框 图如下图所示。它主要有六部分组成： 图 1 智力竞

3、赛抢答计时器系统组成框图 一、抢答器是智力竞赛抢答器的核心。当参赛者的任意一位 首先按下抢答开关时，抢答器即刻接受该信号，指使相应发光极 管亮（或音响电路发出声音） ，与此同时，封锁住其他参赛者的 输入信号。 二、抢答控制电路由三个开关组成。三名参赛者各控制一 个，拨动开关使相应控制端的信号为高电平或低电平。 三、清零装置供比赛开始前裁判员使用。它能保证比赛前触 发器统一清零，避免电路的误动作和抢答过程的不公平。 显示、声响电路 清零装置 抢答器 计时、显示声响电路 抢答控制电路 振荡电路 4 四、显示、声响电路比赛开始，当某一参赛者按下抢答器开 关时，触发器接受该信号，在封锁其他抢答信号的同

4、时，使该路 的发光二极管发出亮光和蜂鸣器发出声响，以引起人们的注意。 五、计时、显示、声响电路是对抢答者回答问题时间进行控 制电路。若规定回答为的时间小于 100 秒（显示为 099） ，那么 显示装置应该是一个二位数字显示的计数系统。 六、振荡电路它应该提供给抢答器、计时系统和声响电路工 作的控制脉冲。 设计步骤及方法设计步骤及方法 下图为三人智力竞赛抢答计时系统的原理图： 一、 抢答控制电路 5 该系统由开关 A，B，C 组成，分别由三名参赛者控制。 常时态时开关接地，比赛时，按下开关使该端为高电平。为 试验方便，抢答开关也可利用试验箱上电平输出开关。拨动 逻辑开关，相当于输出高电平。 二

5、、抢答器 由上图看出， 抢答器是由三个 D 型触发器和与非门 G1 组成。 它的工作原理是这样的：若参赛者 A 首先按下开关，使该端的输 入信号为高电平，触发器 FA 的输入端 D 接收该信号使输出 Q 为 高电平，相应的 Q 为高电平，相应的 Q 非为低电平，这个低电平 信号同时送到与非门 G1 的输入端，与非门 G1 被封锁，使触发 器的控制脉冲 CP 信号由于与非门 G1 封锁而被拒之门外，触发器 FB 和FC 因为不具备CP脉冲信号而不接收开关B 和C 控制端送入 的信号（其他两种情况类同） 。因此该电路只接收第一个输入信 号，即使此时其他参赛者也按下开关，但由于与非门已被封锁， 信号

6、是输入不进去的。 三、清零装置 为了保证电路的正常工作，比赛开始前，裁判员都是要将各 触发出发器的状态统一清零。本系统利用 D 触发器的异步复位端 实现清零功能。由原理图可以看出，该 D 触发器的异步复位端为 CR，低电平有效。因此，将各触发器的异步复位端统一用一开关 J 控制，正常比赛时，使 CR、PE 均处于高电平，用 CR =0 实现复 位功能。 四、计时、显示、声响电路 计时电路采用倒计时方法，最大显示为 99 秒。当裁判员给 出“请回答”指令后，开始倒计时，当计时“00”是，可驱动电 路发出声响。倒计时器选用可预置数二-十进制同步可逆计数器 （双时钟型）CC40192。CC40192 的引脚图和功能表分别见下图 1 和表 1。 6 7 图 2 是用两片 74LS1