智力竞赛抢答器电路设计

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1、第一章序言智力竞赛抢答计时器是一名的裁判员，它的任务是从若干名竞赛者中确定出最先的抢答者，并要求竞赛者在规定的时间里回答完问题。第二章设计任务书一、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键，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．电路具有回答问题时间控制功能。要求回答问题的时间小于100秒（显示为0～99），时间显示采用倒计时的方式。当达到限定时间时，发出声响以示警告。三、给定条件及器件1．要求电路主要选用中规模COMS集成电

2、路CC4000系列。2．电源电压为5～10V。3．本设计要求在数字电路实验箱上完成。四、设计内容1.电路各部门的组成和工作原理。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，其原因及解决的方法。第一章电路组成和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：一、抢答器——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，指使相应发光二极管亮（或者响电路发出声音），与此同时，封锁住其他参赛者的

3、输入信号。一、抢答控制器———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。二、清零装置——供比赛开始前裁判远使用。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。三、显示、声响电路——比赛开始，当某一参赛者按下抢答器开关时，触发器就接受该信号，在封锁其他开关信号的同时，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。四、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。若规定回答的时间小于100秒（显示为0～99），那么显示器装置应该是一个二位数字

4、显示的计数系统。五、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。第一章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、抢答控制电路该系统有开关A、B、C，分别有三名参赛者控制。常态时开关接地，比赛时，按下开关，使该端为高电平。为实验方便，抢答开关也可以利用实验箱上电平输出开关。拨动逻辑开关，相当于输出逻辑高低电平。一、抢答器由原理图可看出，抢答器是由三个D型触发器和非门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输入端D接受该信号是输出Q为高电平，相

5、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(其他的两种情况类同)。因此该电路只接收第一个输入的信号，即使此时其他参赛者也按下开关，但由于与非门已被封锁，信号是输入不进步的。一、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器器的状态统一清零。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RD，低电平有效。因

6、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RD非、SD=0非均处于高电平，用RD=0非功能。二、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”时，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）CC4012。CC40192的外部引线排列和功能表分别见下图1和表1。图2是用两片CC40192组成的一百进制减法计数器电路。由功能表可以看出，要使电路实现倒计时（减法）功能，应使CR=0，PE非=1,CP=CP。可用C

7、R端接电平开关来控制计时器的工作与否。声响显示电路需要在两种情况下做出反应：一种是当有参赛者按下抢答开关时，相应电路的发光二极管亮，同时推动输出级的蜂鸣器发出声响；第二种情况是当裁判员给出“请回答”指令后，计时器开始倒计时，若回答问题时间到达限定的时间，蜂鸣器发出声响。显示电路由发光二极管与电阻串联而成，发光二极管正极接电源端，负极接D触发器的Q非端。当某参赛者按下开关，该触发器接受该信号使其输出Q端的状态为高电平，相应的Q非端为低电平，就有电流流过发光二极管是它发亮。计时系统的驱动显示电路选用BCD-7段锁存译码、驱动器CC

8、4511和七段数码管组成，其工作原理可参照“数字钟”的有关内容。声响电路由两部分组成：一是由门电路组成的控制电路，二是由三极管驱动电路。门控电路主要由或门组成，它的两个输入，一个来自抢答电路各触发器输出Q非的与非，他说明只要有一Q非为低电平，就使该与非门输出为高电平通过或门电