毕业设计120六人抢答器设计.docx

毕业设计120六人抢答器设计.docx

《毕业设计120六人抢答器设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计120六人抢答器设计.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计120六人抢答器设计

六人抢答器设计

一、题目：

六人抢答器的设计　

二、要求：

1.设计一个六人参加的智力抢答计时器。

2.六组中任一组按下开关后，相应的指示灯亮，并有声响提示。

同时闭锁另外五组的电路输入，使其再按开关失去作用，以排除其它组的干扰。

3.选手回答问题时，电路能自动为其倒计时，当到达限定时间时，有声响提示。

4.主持人控制复位按钮。

三、电路原理

1.数字电路总体方框图

如图1所示总体方框图。

其工作原理：

接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，当主持人将开关拨到“开始”状态时，宣布开始抢答。

定时器倒计时时，扬声器发声提示。

选手在规定的时间内抢答时，抢答完成。

当一轮抢答完成后，定时器停止工作。

如果再次抢答则要主持人再次操场作清除和开始状态。

2.单元电路设计：

（1）逻辑控制电路：

该系统由清零装置和抢答装置两部分组成，分别由开关J和A，B，C，D，E，F控制。

开关分别由主持人和六组参赛队操作。

在比赛开始前，主持人要将各触发器的状态统一清零，以保证电路正常工作。

此时主持人将开关J按下时，输入低电平，从而使输出端为高电平，而与二极管相接的三极管基极为低电平，三极管不导通，从而六个发光二极管不导通，所有的指示灯灭，从而实现清零。

本系统是利用D触发器的异步复位端RD非实现清零功能的，其低电平有效。

在正常比赛时RD非和SD非均处于高电平。

对于开关A，B，C，D，E，F常态时接地，比赛时按下开关，使该端为高电平，从而实现抢答。

（2）抢答器电路：

电路图如2所示，设计电路有两个功能。

一是分辨出选手按键先后，最先抢答的指示灯亮，并且扬声器给出声响提示。

二是使其它

选手再进行的按键操作无效。

由电路图可以看出，抢答器是由六个D型触发器和与非门G1组成。

它的工作原理是：

当A参赛组首先按下开关时，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信号由于与非门封锁而被拒之门外，触发器F2，F3，Ｆ4，F5和F6因不具备CP脉冲信号而不接收开关B，C，Ｄ，Ｅ和Ｆ控制端送入的信号。

而当B或CＤ或Ｅ或Ｆ组首先按下抢答器开关时，其原理同A组按下的一样，因此该电路只接收第一个输入信号，此时即使其它几组也按下开关，但因为与非门Ｇ1被封锁，信号不能被输入，而不能实现抢答。

图2

（3）计时电路：

计时电路采用倒计时方法，计时的时标脉冲为秒脉冲，最大显示为99秒。

倒计时器选用可预置数二——十进制同步可逆计数器（双时钟）CC40192。

CC40192的功能表和外部引线排列分别见表1和图3。

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，（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于否。

当主持人给出“请回答”指令后，开始倒计时，当计时到“00”时，发出脉冲信号驱动声响电路发出声响。

（4）显示电路

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。

当某参赛组按下开关，该触发器接收该信号使其输出Q端的状态为高电平，相应的Q非端为低电平，就有电流流过发光二极管使它发亮。

计时系统的驱动显示电路用BCD-7段锁存译码/驱动器CC4511和七段数码管组成。

其外部引线排列如下图5（a）（b）所示。

由图可知，显示器的内部由七段构成，每一段均可独立发光，根据ＢＣＤ码的输入，由译码器／驱动器选择一些段的适当组合来构成所需的十进制数字。

译码器的输入以４位二――十进制编码形式供给，译码器的输出有七条线，每段一根线。

译码器的内部晶体管驱动器接通后，为了接通一段，阴极限流电阻接地。

图5

（5）声响电路

声响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，同时推动输出级的扬声器发出响声；由电路图可以看出，当任一组按下开关时，输入为高电平，输出端为低电平，从而使三极管的基极为高电平，三极管导通，从而使二极管导通，发光二极管亮，扬声器电路导通，扬声器发声；第二种情况是当主持人给出“请回答”指令后，计时器开始倒计时，当回答问题时间到达限定的时间时，扬声器发出声响给出提示。

（6）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；一种频率为500kHz的脉冲信号，用于触发器的CP信号。

第三种频率为1Hz的信号用于计时电路。

振荡电路选用555定时器构成的多谐振荡器，见图6。

其工作原理是：

当接通电源后，电容Ｃ被充电，vc上升到2/3VCC时，触发器被复位，同时放电ＢＪＴ　Ｔ导通，此时v0为低电平。

电容Ｃ通过Ｒ２和Ｃ放电，使vc下降。

Vc下降到1/3VCC时，触发器又被置位，v0翻转为高电平，当Ｃ放电结束时，Ｔ截止，VCC将通过Ｒ１，Ｒ２向电容Ｃ充电，vc由1/3VCC上升到2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其波形图如下图8示。

图8

其频率可由f=1.43／（R1+2R2）C求得。

因为此系统要得到三个频率的脉冲，因此改变Ｒ１上的可变电阻即可得到所要的脉冲。

四、安装和调试

用中规模集成D触发器CC4013组成的六人智力竞赛抢答计时器的逻辑电路图见图9。

CC4013的功能表和外部引线排列分别见表2和图10，CC4012的外部引线排列见图11。

1、抢答显示功能测试：

按图9的有关部分在实验箱上连线，将开关A、B、C、Ｄ、Ｅ、Ｆ全部处于低电平。

首先拨动开关A，该端发光二极管亮，并且扬声器发出声响提示，此时再拨动开关B或C或Ｄ或Ｅ或Ｆ，观察其他发光二极管的情况及扬声器的发声情况。

2、清零功能的测试：

在以上实验的基础上，将CC4013的所有R端连在一起通过开关J控制。

由表2可以看出，CC4013的异步控制信号高电平有效，因此可用R=1实现复位功能。

开关J可以利用实验箱上的电平开关。

常态时，它处于低电平。

拨动开关J，观察二极管是否会灭。

3、倒计时功能测试：

按图9的电路在实验箱上连线，计数器的输出可接发光二极管，在CP作用下，观察发光二极管显示情况。

通过控制CR端的状态，再观察发光二极管显示情况。

4、声响电路功能测试：

按图9的有关部分在实验箱上连线，可将与非门和反相器的输入端分别通过实验箱上的电平开关来控制状态，输入不同的脉冲信号,观察扬声器的发声情况。

图9

五、小结

通过这次数字电子课程设计，我学会了很多东西，首先我学会了一个画电路图的好工具PROTEL，那是一个非常有用的软件。

对我们将来的工作很有帮助；其次，我对数字电子这门课又有了新的认识。

另外，我还查找了大量的资料，通过查找资料提高了我的整理能力和自学能力。

虽然课程设计时间很短，但是，我却学到了很多的知识。

实践证明只有多参加这样的锻炼，才能综合运用所学理论知识，拓宽知识面。

提高自己的动手能力和创新能力。

六、参考文献

1阎石.数字电子电路中央广播电视大学出版社

2任为民.数字电子电路学习和实验指导中央广播电视大学出版社

3实用电子电路手册.北京：

高等教育出版社

4艾永乐，付子义.电子技术课程设计指导书