数字电路课程设计--智力竞赛抢答计时器

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1、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———————————————————1111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。设计任务书一、设计题目：智力竞赛抢

2、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5~10V。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。112.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

3、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：显示、声响电路计时、显示声响电路清零装置抢答器振荡电路抢答控制电路图1智力竞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

4、零，避免电路的误动作和抢答过程的不公平。11四、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0~99），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11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，

5、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、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

6、按下开关，但由于与非门已被封锁，信号是输入不进去的。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

7、脚图和功能表分别见下图1和表1。1111图2是用两片74LS192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+=1，CP-=CP。可用CR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