目录
一．摘要 (2)
二．设计任务书 (3)
2.1 设计题目 (3)
2.2 技术要求 (3)
2.3 给定条件及元器件 (3)
2.4 设计内容 (4)
三．电路的组成及工作原理 (5)
四．元器件的选取及其引脚图和功能 (7)
五．整机电路图 (12)
六．元件明细表 (13)
七．总结 (14)
八．参考文献 (16)
一．摘要
本文是利用双D触发器74LS74和同步十进制计数器74LS192及简单门电路设计，实现智力竞赛抢答计时器，这好比一名公正的裁判员，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。
本设计实现的是三路抢答，其具有抢答,倒计时，及倒计时暂停功能等。
关键词：三人抢答器智力抢答
二．设计任务书
2.1 设计题目：
智力竞赛抢答计时器的设计。
2.2 技术要求：
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
其他输入信号；
3)电路具有回答问题时间的功能。
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。
2.3 给定条件及元器件：
1)要求电路主要选用中规模T T L集成电路C T74
系列；
2)电源电压为5V；
3)用LE D数码管显示时间。
2.4 设计内容：
1)电路各部分的组成和工作原理；
2)元器件的选取及其电路图和功能；
3)整机电路图；
4)元件明细表；
5)参考文献；
6)在设计过程中遇到何问题，其原因及解决办法
的心得体会。
三．电路的组成及工作原理
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：
图1 智力竞赛抢答计时器系统组成框图
1)抢答器——是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)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。
3)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，在封锁其他抢答信号的同时，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。
4)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。
若规定回答为的时间小于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。
5)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。
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。
四．元器件的选取及其引脚图和功能
4.1 抢答控制电路
该系统由三个开关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。
4.2 抢答器
抢答器是由三个D型触发器和一个与非门组成。
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1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F B和F C因为不具备C P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。
此部分使用芯片双D触发器74LS74，其引脚图及功能表如下:
引脚图
功能表
4.3 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。
该触发器的异步复位端为,低电平用一个开关J控制，正常比赛时，使，均处于高电平，用＝０实现复位
功能。
4.4 计时显示声响电路
当裁判按下开关J4时，是两个74L S192芯片的置位端为零，即输出输入端的信号，若设置为0101和0000，此时74LS74端输出分别也为0101和0000，与此相连的数码管将输出5和0，随着脉冲的输入，数码管将从50往下倒计时。
当有选手按下开关之后，与三个LE D灯相连的与非门输出使得74L S192芯片的清零端为1，即此时输出为00，当主持人按下开关J时，74L S192芯片的清零端部位1，数码管将不再保持输出00，又加之脉冲，计时将从99往下倒计时。
若主持人，按下J2开关，74LS192芯片的输入脉冲被与非门锁住，数码管显示将不再往下降，这就是暂停功能。
所用74L S192芯片的引脚图和功能表如下：
引脚图
功能表
用两片C C40192组成的一百进制减法计数器电路。
由功能表可以看出，要使初值分别为5、0，只需将两个芯片的输入端分别接为0000和0101。
要使电路实现倒计时（减法）功能，应使C R=0，=1，C P＋=1，CP－=CP。
可用C R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触发器的端。
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
路选用B CD－7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控制电路，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的与非，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 B,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，为了保证电路的可靠工作，也可采用与非门构成的基本RS触发器驱动。
置数连接方法
4.5 振荡电路
本系统需要产生两种频率的脉冲信号，一种是
频率为500K Hz的脉冲信号，用于触发器CP信号驱使芯片74L S74工作；第二种频率为1H z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。
在软件实现过程中，可以直接使用脉冲源。
五．整机电路图
六．元件明细表
1.电阻：1KΩ*3 5.1KΩ*1 3.3KΩ*33KΩ*2
2.开关*6
3.七段数码管*2
4.门电路：与非门*5或门*1反相器*1
5.脉冲源*2
6.L E D发光二极管*3
7.芯片：74L S74*274L S192*2
8.蜂鸣器*1
9.5v电源接地装置
七．总结
7.1 元件选择问题
开关：本系统中所需要的开关均是按下之后需要恢复的开关，因此要选择复位开关。
电阻：为了使二极管正常发光或熄灭，以及引脚正确呈现高低电平，需要使用合适的电阻。
这里，与二级管相连的电阻选择1千欧，与开关相连的电阻选择3千欧。
7.2 参数设定问题
信号源频率设定：倒计时电路中需要1秒倒计时倒计一次，因此信号设定为1H Z；在抢答电路中则需要较高频率，因此设定为50K HZ。
电源均设定为
5V。
历时一个星期的课程设计结束了，通过这次的课程设计，我的动手能力和经验有了一定程度的提高，在数字逻辑电路技术的理论知识上也有了更深的了解。
在调试的过程中，通过排除故障，我学到了不少知识，增长了许多经验，而这些都是书上学不到的。
巩固和运用了本学期的《数字电子技术基础》课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握了常用电子电路的一般设计方法，提高了设计能力和实验技能。
通过这一次的数字逻辑“抢答器”的课程设计，巩固了本学期数字逻辑课程的基本内容，对
于逻辑问题的分析及设计有了更进一步的掌握。
设计过程中，对于mu lt i s i m的操作有了进一步的掌握，以及对具体问题的分析，这些都是收获。
同时又发现自己的很多不足，自己知识有很多的漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
这次由于我们的学业不精和时间等客观问题，未能使设计达到完善，还有很多缺点和错误，希望老师能提出改进意见，谢谢老师的辛勤栽培，今后我将更加努力。
八．参考文献
［1］阎石.数字电子技术基础.第五版.北京:高等教育出版社,2005.
［2］刘丽君,王晓燕.电子技术基础实验教程.南京:东南大学出版社,2008.10. ［3］李维.数字电路课程设计及实验.大连:大连理工大学出版社,2008,9.
［4］许小军.数字电子技术实验与课程设计指导.南京:东南大学出版社,2007,5.。
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