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1、三人抢答计时器一、摘要智力竞赛抢答计时器是一名公正的裁判员，它的任务是从假设干名参赛者中确定出最先的抢答者，并要求参赛者在规定的时间里答复完问题。二、设计要求1. 设计一个三人参与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的信号。3. 电路具有答复以下问题时间把握功能。要求答复以下问题的时间小于等于 100 秒显示 099，时间显示承受倒计时方式。当到达限定时间时，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 CC 4000 系列。2. 电源电压为 5 10 V 。3. 本设计要
2、求在数字电路试验箱上完成。四、设计内容1. 电路各局部的组成和工作原理。2. 元件器的选取及其电路图和功能。3. 电路各局部的调试方法。4. 在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问，其缘由及解决的方法。五、电路组成和工作原理显示声响电路清零装置抢答器计时声响电路抢答把握电路振荡电路图一依据上面所说的功能要求，智力竞赛抢答计时系统的组成框如图一所示。它主要由六局部组成；1、抢答器是三人抢答计时器的核心。当参赛者的任意一位首先按下抢答开关时，抢答器即刻承受该信号，指使相应发光二级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。2、抢答把握电路由三个开关组成。三名参赛者各把握一个，拨动
3、开关使相应把握端的信号为高电平或低电平。3、清零装置供竞赛开头前裁判员使用。它能保证竞赛前触发器统一清零，避开电路的误动作和抢答过程的不公正。4、显示声响电路竞赛开头，当某一参赛者按下抢答器开关时，触发器承受该信号，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，以引起人们的留意。5、计时显示声响电路是对抢答者答复以下问题时间进展把握的电路。假设规定答复以下问题时间小于等于 100 秒显示为 099，那么显示装置应当是一个二位数字显示的计数系统。6、振荡电路它应当供给应抢答器，计时系统和声响电路工作的把握脉冲。六、设计步骤及方法三人竞赛抢答计时器系统的原理图如图二所示：V
4、00DADBDCRDRDRDRQ DFAQ DFBQ DFC+JG1CP1(1KHZ)译码显示电路 译码显示电路AQDQAQDQCP2ARBRCRQBCPQBCPCP2 (500KHZ)图二1、抢答把握电路该系统由开关 A,B,C 组成，分别由三名参赛者把握。常态时开关接地，竞赛时，按下开关，使该端为高电平。为试验便利，抢答开关也可以利用试验箱上电平输出开关。拨动规律开关，相当于输出规律凹凸电平。2、抢答器由图二看出，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：假设参赛者 A 首先按下开关，使该端的输入信号为高电平，触发Q器 FA的输入端 D 接收该信号使输出 Q
5、为高电平，相应的为低电平，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，使触发器的把握脉冲CP 信号由于与非门 G1 封锁而被拒之门外，触发器 FB 和 FC 由于不具备CP 脉冲信号而不接收开关 B 和 C 把握端送入的信号其他两种状况类同。由于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， 信号是输入不进去的。3、清零装置为了保证电路正常工作，竞赛开头前，裁判员都要将各触发器的状态统一清零。本系统利用 D 触发器的异步复位端来实现清零功能。由图二可以看出，RDRD该触发器的异步复位端为,低电平用一个开关 J 把握，正常竞赛时，使，RD
6、SD均处于高电平，用实现复位功能。4、计时显示声响电路输入输出CPCPCR10P E0AaBbCcDdQA0aQB0bQC0cQD0d计时电路承受倒计时方法，最大显示为 99 秒。当裁判员给出“请答复”指令后，开头倒计时，当计时到“00”时可驱动声响电路发出声响。倒计时器先用可预置数二十进制同步可逆计数器双时钟型CC40192。CC40192 的功能表和外部引线排列分别如表一和图三所示：101加法计算100减法运算1100保持表一VDDACRQ BQ CP ECD161514131211109CC40 19 2BQ CQ ACPCPQ CQ DVS S图三图4 是用两片CC40192 组成的一
7、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 =1，CP=1，CP=CP。可用CR 端接电平开关来把握计时器的工作与否。声响显示电路需要在两种状况下做出反响：一种是当有参赛者按下抢答开关时，相应电路中的发光二极管亮，同时推动输出级的蜂鸣器发出声响；其次种状况是当裁判员给出“请答复”指令后， 计时开头倒计时，假设答复以下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 端。当某参赛者按下开关，该触发器接收该使其输出 Q 端的状态为高电平，相应的 Q 端为低电平，就有电流流过发光
8、二极管使它发亮。计时系统的驱动显示电路选用 BCD7 段锁存译码/驱动器 CC4511 和七段数码管组成， 其工作原理可参照“数字钟”的有关内容。声响电路由两分组成：一是由门电路组成的把握电路，二是三级管驱动电路。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 的Q与非，它说明只要有一为低电平，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 O ,它说明计时电B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给出一个负脉冲经反相器得到一个高电平。这个高电平信号也能使蜂鸣器发声，为了
9、保证电路的牢靠工作，也可承受与非门构成的根本 RS 触发器驱动。QDQCQBQAQDQCQBQACC40192+CP_OCC40192个( )BCP_CR D CBACP+P ECR D CBACP+P ECP“1“图四5、振荡电路本系统需要产生三种频率的脉冲信号，一种是频率为 1KHz 的脉冲信号，用于声响电路；一种是频率为 500KHz 的脉冲信号，用于触发器 CP 信号。第三种频率为 1Hz 信号用于计时电路。以上电路可用 555 定时器组成，也可用石英晶体组成的振荡器经过分频率得到。设计方法可参考“数字钟”的相关内容， 1KHz 的脉冲也可从试验箱上获得。七、安装与调试用中规模集成D
10、触发器CC4013 组成的三人抢答竞赛抢答计时器的规律电路图如图五所示。VDDRRRDADBDC1Q2QVDD1QVDD5.1K1R CC40 131RCC40 13R+T1D1CP2P 2CP VSSCP1DVSSCP(1KHZ)JCC 4013G1agD C B AaD CgB ACC 4511ARBRCR CP(500KHZ)Q QDCBDQ CPAQB ADCBQ CP CC 40192AB ACP=PE=1CP(1HZ)图五CC4013 的功能表的外引线排列分别如表二和图六，CC4012 的外部引线排列如图七。输入CPD01R000101S000011Qn + 101Qn 01输出Q
11、 10Qn 10不确定表二VDD2Q2Q2CP2R2D2S141312111098CC401312345671Q1Q1CP1R1D1SVSSVDD2Y2A2B2C2DN.C141312111098CC401212345671Y1A1B1C1DN.CVSS图六图七1、抢答显示功能测试按图五的有关分在试验箱上连线，将开关A,B,C 全处于低电平。首先拨动开关 A,该端发光二极管亮，此时再拨动开关 B 或 C,观看其他发光二极管的状况。2、清零功能测试在以上试验的根底上，将 CC4013 的全部 R 端连在一起通过开关 J 把握。由表二可以看出，CC4013 的异步把握信号高电平有效，困此可用 R=
12、1 实现复位功能。开关J 可以利用试验箱上的电平开关。常态时，它处于低电平。拨动开关 J，观看发光二极管是否全灭。3、倒计时功能测试按图四的电路在试验箱上连线，计数器的输出可接发光二极管，在 CP 作用下，观看发光二极管显示状况。通过把握 CR 端的状态，再观看发光二极管显示状况。译码显示电路的连接方法可参考“数字钟”的有关内容。4、声响电路功能测试按图五的有关分在试验箱上连线，可将与非门的反相器的输入端分别通过试验箱上的电平开关来把握状态，观看喇叭发声状况。八、试验所用器材电源、发光二极管、蜂鸣器、电阻、开关、触发器、cc40192 、555 定时器、各种门电路、三极管、译码显示装置等。九、
13、设计心得和体会“电子技术课程设计”是点在技术课程的实践性教学环节，是对我学习电子技术综合性的训练。通过本次课程设计我收获良多，使我生疏到了自己所学的专业学问的有用性和重要性。本次设计我选择的是三人抢答计时器的设计，本次设计使我对课本上的学问进展了复习和运用。这是我第一次接触课程设计，所以起初不知该如何下手，后来通过上网查询和查阅相关书籍资料，终究是有点眉目了。指导了如何下手，后面的工作相对就简洁一些了。埋头苦干的过程是苦涩的，在书山中查找资料的过程是疲乏的，但当课程设计完成时，收获的感觉是甜蜜的。没有耕耘，哪来的收获的喜悦，不懂的付出怎么能知道回报的欢快，一份耕耘一份收获，有付出才有回报，就在这样的苦痛与欢快的交换中，我学到了学问，学到了做人的道理，收获了一份贵重的财宝。这次实践使我生疏到了我现在所学的学问还远远不够，在实际操作应用过程中还有些问题不能独立解决，所以我会在今后的学习中更加努力学习，学号自己的专业学问，来进展快速的现代社会。在此次设计中我格外感谢钟教师，我在设计过程中遇到过一些不明白的问题，多亏了教师的指导和帮助，但我的设计还存在有很多缺乏之处，还望教师予以指正，提出修改的建议，使该设计更加完善。