智力竞赛抢答器电路设计.doc

滨江学院 电子技术实习与课程设计 题 目 智力竞赛抢答器电路设计 学生姓名 孔云剑 学 号 20072325039 学 院 滨江学院 专 业 系统工程方向 指导教师 张群 二Ｏ一Ｏ年 6 月1日 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。 设计任务书 设计题目:智力竞赛抢答计时器 技术要求： 设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器。 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。 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。 给定条件及器件 要求电路主要选用中规模COMS集成电路CC4000系列。 电源电压为5～10V。 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。 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： 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输入信号。 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。 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。 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。 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显示的计数系统。 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 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。 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。 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。 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