目录
一•摘要 ......................................................... 22 二•设计任务书 ................................................... 33 2.1设计题目 .................................................. 33
22技术要求 ................................................... 33
2.3给定条件及元器件 .......................................... 33 2.4设计内容 .................................................. 44 三•电路的组成及工作原理 ........................................ 55 四•元器件的选取及其引脚图和功能 ................................ 77 五.整机电路图 ................................................ 1212 六•元件明细表 ................................................. 1313 七•总结 ....................................................... 1414 八.参考文献 ................................................... 1515
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
.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TTL集成 电路CT74 系列； 2）电源电压为5V； 3)用LED数码管显示时间
2.4设计内容：
1) 2) 电路各部分的组成和工作原理； 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。
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）抢答器一一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，圭寸锁住其他参赛者 的输入信号。
2）清零装置一一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1 00秒 ＜显示为0~9 9），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）振荡电路一一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， 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，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：
Q
2Q 2Q 2CP 2R 2D 2S
14 13 12 H 10 9 叢 74LS74 1 2 3 4 5 6 7
IQ IQ 1 二P 1R ID 1S 禺
引脚图
输入 CP D f输出 R S Qn+1 Q 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 11 0 1 1 0 n ~n 心 如 XX X XX
1 X Q Q 0 1 1 0 X 0 不确定 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RD, 低电平用一个开关J控制，正常比赛时，使，SD均处 于高电平，用RD = o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74LS192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LED灯 相连的与非门输出使得74LS192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，74LS192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74LS192芯片的引 脚图和功能表如下：
RD
74LS192
引脚图
输入 CP CP X X t X X 输出 B X CR PE 1 X 0 0 0 1 0 0 0 0 A X C X D X QA 0 a QB 0 0 b QC QD 0 a X X X b X X X c X X X d X X X c d 1 * 1 力n法计算 减法运算 保持 1
1 功能表
用两片CC401 92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Q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BCD — 7段锁存 译码/驱动器CC4511和七段数码管组成，其工作原理可
Q
PE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0B,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。
74LSIP2
Q
Q
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500KHZ的脉冲信号，用于触发器CP信号驱使芯片 74LS74工作；第二种频率为1 Hz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
R
D
R
D
R
A 5 Z B 立 De
W
I丨丨I I I
丄
八
r
□
六. 元件明细表
1. 电阻：1 KQ *3 5.1K Q * 1 3. 3K Q *3 2. 开关* 6 3. 七段数码管*2
3K Q *2
4. 门电路：与非门* 5或门* 1反相器* 5. 脉冲源* 2 6. LED发光二极管*3
7. 芯片：74LS74*2 74LS1 92*2
&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1HZ;在抢答电路中则需要较 高频率，因此设定为50KHZ。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 It i si 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：高等教育岀版社，2005. [2]刘丽君,王晓燕.电子技术基础实验教程.南京：东南大学岀版社,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：东南大学岀版社,2007,5.
