八路智力競賽搶答器方案選擇研究

胡科 唐家文 曾強 鄒航

摘? 要：工廠、學校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽，搶答器是必要設備。在我校舉行的各種競賽中我們經常看到有搶答的環(huán)節(jié)。舉辦方多數采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權。這在某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。為解決這個問題，我準備了一個功能較全并且不復雜的八路數顯搶答器。本設計的中的數字搶答器由主體電路與擴展電路組成。搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在共陰極數碼管上顯示出選手的編號，同時揚聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。

關鍵詞：主體電路;擴展電路;鎖存;顯示;清零

前言

在各種智力競賽場合，搶答器是必不可少的最公正的用具。在我們各種競賽中我們也經常能看到有搶答的環(huán)節(jié)，某些舉辦方采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權。這在某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性，而搶答器的應用就能避免這種弊端。能夠實現搶答器功能的方式有多種，可以采用模擬電路、數字電路或利用微電腦芯片作為核心部件進行邏輯控制的多路智力競賽搶答器。本設計將采用數字電路實現八路智力競賽搶答器。

一、設計背景

八路搶答器作為一種電子產品，早已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合，現代電子技術的發(fā)展要求電子電路朝數字化、集成化方向發(fā)展，因此設計出數字化全集成電路的多路搶答器是現代電子技術發(fā)展的要求筆者按照這一要求，并根據八路鎖存器的功能特點，用顯示八路搶答器電路，該八路搶答器設計顯示電路具有成本低、元器件容易得到、路數多、數碼直觀顯示、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。

二、設計目標

預計設計一個同時可供8位選手參加的8路數字顯示多路搶答器。該搶答器預計實現優(yōu)先搶答功能，最先搶答成功的選手編號能被顯示，并有警報提示。該多路搶答器分別由個功能模塊構成：1、電源模塊：將220V交流電轉換為5V的直流電，為搶答器提供電源;2、時鐘源模塊：輸出周期為1s的矩形波，作為倒計時的時鐘脈沖;3、報警模塊：編碼第一個搶答者的編號，并在編碼之后報警4、譯碼顯示模塊：在顯示屏上顯示搶答者所對應的編號;5、定時模塊：實現對預置秒數的倒計時。

三、總體方案設計

通過查閱大量相關技術資料，并結合自己的實際知識，我主要提出了三種技術方案來實現系統功能。下面我將首先對這三種方案的組成框圖和實現原理分別進行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。

（一）方案比較

1、方案一

方案一原理框圖如圖1所示

主持人按動開始搶答的開關后，最先搶答的選手的電平信號先經過優(yōu)先編碼器，再依次經過數據鎖存器，此時已經限制了其他選手的搶答，信號再經過譯碼器和七段數碼顯示器，將最先搶答的該選手的編號顯示出來，并同時產生報警信號，到此完成的是搶答功能;如果沒有人搶答，30 秒減計數器減到00時也會發(fā)出報警信號，完成計時功能。

2、方案二

方案二原理框圖如圖2所示

電路主要由脈沖產生電路、鎖存電路、編碼及譯碼顯示電路和音響產生電路。當有選手搶答時首先鎖存防止其他選手搶答，然后編碼，再經4線7段譯碼器將數字顯示到顯示器上同時產生音響。

（二）方案論證

方案一具有很強的可行性，并且在目前我們只學習了數字電子技術以及模擬電子技術，并且功能更多更加實用，方案一無疑是可操作性和邏輯性最強的。方案二相對方案一模塊更少，能實現的功能也更少，但是設計簡單。

（三）方案選擇

方案一邏輯性強，看似復雜實則簡單，主持人對整體電路的控制只需幾個門電路就可完成，不必用特別的芯片來組成控制電路。在有選手搶答后或者計時開始和結束時，更容易實現報警提示功能，既減少了布線使整個電路更直觀簡單，又降低了產生錯誤的可能性。

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