西电数电大作业-三位抢答器.docx

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1、2014级《数字电子技术基础》大作业评分题目：数字电路三位竞赛抢答计时器设计选题：竞赛抢答计时器学院：电子工程学院完成人及学号：指导教师：许辉数字电路三位竞赛抢答计时器设计一、设计要求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是，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方式。当达到限定时间是，发出声响以示警告。二、所用器材1.3个D触发器，型号为74

2、LS74D.2.2个十进制计数器，型号为74LS192N.3.1个555计时器。4.2块8为数码管。5.电阻、蜂鸣器、逻辑门等若干。三、基本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：1.抢答控制电路该系统有开关S1，S2，S3，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。2.抢答器由有原理图看出，抢答器是由三个D型触发器和和非门U8A组成。它的工作原理是这样的：若参赛者S1首先按下开关，使该端的输入信号为高电平，触发器U10A

3、输入端D接受该信号是输出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U8A的输入端，与非门U8A被封锁，使触发器的控制脉冲CP信号由于与非门U8A封锁而被拘之门外，触发器U2A和U3A因为不具备CP脉冲信号而不接收开关S2和S3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，信号是输入不进去的。3.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

4、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PR，低电平有效。因此，将各触发器的异步复位端统一用一开关S4控制，正常比赛时，使CLR非、PR非均处于高电平。4.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。同时，当有人按下抢答器时，计时暂停。倒计时器选用可预置数二-十进制同步可逆计数器74LS192N.其管脚图和功能表如下。由功能表可以看出，要使电路实现倒计时（减法）功能，应使CLR=0，L

5、OAD非=1，CP+=1，CP-=CP。可用CLR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

6、二极管是它发亮。声响电路由两部分组成：一是由门电路组成的控制电路，二是三极管驱动电路。门控电路主要由或门和非门组成，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路驱动蜂鸣器发声；另一个来自计时系统高位计数器的借位信号QB，它说明计时电路在99秒向98秒，97秒......2秒，1秒，0秒倒计时再向99秒转化时向高位借位时给出一个负脉冲经非门得到一个高电平。这个高电平信号也能使蜂鸣器发声，为了保证电路的可靠工作，也可采用与非门构成的

7、基本RS触发器驱动。5.振荡电路本系统需要产生两种种频率的脉冲信号，一种是频率为1KHZ的脉冲信号，用于触发器的CP信号。第二种频率为1HZ信号用于计时电路。第一种信号可用555定时器组成，第二种信号有信号发生器提供。555定时器构成的多谐振荡器如下图所示。四、仿真电路图和仿真运行结果