四路智力竞赛抢答电路设计报告.doc

四路智力竞赛抢答器设计报告 姓 名： 专 业： 学 号： 指导教师： 201 四路智力竞赛抢答器 随着我国经济和文化事业的发展，在很多竞争场合都要求有快速公正的竞争裁决。例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众的极大兴趣。而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般都要进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员，一般抢答器由很多门电路组成，线路复杂，可靠 性低，特别是抢答路数增多时，实现起来就更加困难。在此设计了一种利用数字电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码器、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出。抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并由LED显示灯上显示，同时所存输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手一直保持到主持人将系统清零为止。 一、设计任务 1、4名选手编号为：K1，K2，K3，K4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。 2、给主持人设置一个控制按钮（即K5开关）用来控制系统清零（抢答显示LED显示灯灭灯）和抢答的开始。 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的LED灯一直保持到主持人将系统清零为止。 4、如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答。 二、设计要求 1、抢答器可供四人竞赛时使用，每个参赛者均设有一个抢答按钮。 2、电路具有优先抢答权功能，即对第一抢答者的信号具有鉴别和锁存功能。 3、电路能够显示获得抢答权者的编号，并通过亮灯表示已经有人抢到答题权。 4、电路具有复位功能，当一轮抢答结束后，由主持人将系统复位，可进行下一轮抢答。 三、设计方案和论证 1、设计原理 电路由与四锁存D型触发器4042BD、双四输入端与非门4012BD、四2输入端或非门4001BD和六同相缓冲/变换器4010BC1构成的智力竞赛抢答电路。电路工作时，4042BD的极性端EO（POL）处于高电平“1”，E1（CP）端电平由Q1非～Q3非和复位开关产生的信号决定。复位开关K5断开时，4001BD的引脚2经上拉电阻接VCC，由于K1～K4均为关断状态，D0～D3均为低电平“0”状态，所以Q0非～Q3非为高电平“1”状态，CP端为低电平“0”状态，锁存了前一次工作阶段的数据。新的工作阶段开始，复位开关K5闭合，4001BD的引脚3接地，4012BD的输出端引脚1也为低电平“0”状态，所以E1端为高电平“1”状态。以后，E1的状态完全由4042BD的Q非输出端电平决定。一旦数据开关（K1～K4）有一个闭合，则Q0～Q3中必有一端最先处于高电平“1”状态，相应的LED被点亮，指示出第一信号的位数。同时4012BD的引脚1为高电平“1”状态，迫使E1为低电平“0”状态，在CP脉冲下降沿作用下，第一信号被锁存，电路对以后的信号便不再响应。 图1.1四路竞赛抢答器电路原理图 2、器件选择及参数设定 原件清单：参考附录1 以CC4042锁存器为主芯片设计方案 图5为4D锁存器CC4042的外引线排列图，表3为其功能表。其中， D1～D4是数据输入端，CP为时钟输入端，M为时钟方式控制端，Q1～Q4是并行数据输出端， /Q1～/Q4是Q1～Q4的反码数据输出端。 图1.2　CC4042是四D锁存器外引线排列图 表1　CC4042功能表 CP M D Q L L D D ↑ L × 锁　　存 H H D D ↓ H × 锁　　存 本次设计采用低电平控制，即置M（POL）为低电平。 元器件功能： CC4042锁存器，与非门，与门：实现抢答功能。 开关：选手和裁判用于抢答或复位。 LED显示灯：指示抢答成功的对应选手。 电阻：控制电流大小，防止电流过大烧毁元件。 CC4001 四2输入或非门简要说明:CC4001是2输入正向或非门CC4001或非门为系统设计者提供了直接的或非功能补充了已有COS/MOS门系列所有输人和输出经过缓冲改善了输人/输出传输特性使得由于负载容量的增加而引起的传输时间的变化维待到最小CC4001提供了14引线多层陶瓷双列直插D 熔封陶瓷双列直插J 塑料双列直插P 和陶瓷片状载体C 4种封装形式推荐工作条件: 电源电压范围 3v 18v输人电压范围 0v Vdd工作温度范围: M类–55 125E 类–40 85极限值: 电源电压–0.5v 18v输入电压