数字电子线路三人抢答计时器.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：学院：万方科技学院专业：班级：姓名：学号：目录一、摘要………………………………………………1二、关键字……………………………………………1三、设计要求和任务…………………………………1四、电路组成和系统方框图…………………………1五、各部分电路的设计和实现………………………2六、安装与调试………………………………………6七、实验所用器材……………………………………9八、设计心得和体会…………………………………9九、参考文献…………………………………………9三人抢答计时器一、摘要智力竞赛抢答计时器是一名公正的裁判员，它的任务是从若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回答完问题。它在娱乐、竞赛中起着重要的作用，它体现出公平性、准确性。它替代人们的肉眼观察，主观判断。在公正的比赛中，智力抢答记时器是不可或缺的。二、关键字抢答器清零装置显示声响电路抢答控制电路计时声响电路振荡电路三、设计要求和任务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.电路具有回答问题时间控制功能。要求回答问题的时间小于等于100秒（显示0～99，可以根据需要设置时间长度），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响以示警告。四、电路组成和系统方框图根据三人抢答器的功能要求，它应有以下六个部分组成，它的系统方框图如图（一）所示：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，抢答器即刻接受该信号，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。3、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零，避免电路的误动作和抢答过程的不公平。4、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。5、计时显示声响电路——是对抢答者回答问题时间进行控制的电路。若规定回答问题时间小于等于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。6、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。图（一）五、各部分电路的设计和实现三人竞赛抢答计时器系统的原理图如图（二）所示：图（二）1、抢答控制电路该系统由开关A,B,C组成，分别由三名参赛者控制。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。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：如果参赛者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）。因为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，比赛开始前，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，该触发器的异步复位端为,低电平有效。因此，将各触发器的异步复位端统一用一个开关J控制，正常比赛时，使，均处于高电平，用＝０实现复位功能。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：表（一）图（三）图4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，=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，相应电路中的发光二极管亮，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