六人搶答器設計方案比較研究

李金祥　周奕汐　王曦奧　陳明森

摘? 要：本文介紹了一種采用數字電路制作的六人多功能數顯搶答器，它主要采用了74系列的常用集成電路，它除了具有基本的搶答功能之外，還具有定時報警的功能，和數顯的功能，當搶答開始后，系統會自動進行20秒倒計時，期間有人搶答的話系統會停止計時，并且顯示搶答的臺號，如果時間到了沒人搶答，系統會有光亮報警，提示搶答結束。

關鍵字：搶答;報警;數顯

1前言

本課程設計主要設計一個六人搶答器電路。此搶答器需要滿足在搶答過程中的實際功能。首先我們必須了解一下在一般比賽中的搶答規則。在主持人說開始搶答后（題目已公布），選手開始搶答，第一名搶答的選手有效，其余的搶答無效，在回答對問題后給予相應的加分，回答錯了相應減分。如在規定的時間后沒有人搶答，則主持人需要說搶答超時，即搶答無效。若主持人沒有說搶答開始，就開始搶答則屬于犯規行為，搶答無效，并且給予提醒和扣分處罰。

所以我們將電路的功能設計如下：

在主持人說開始搶答后，即主持人打開搶答開關后，如果有選手按鍵，則顯示選手號碼，并且鎖存，當然要保證，在此之后其他選手再次按鍵搶答器不再顯示選手號碼，即在第一名選手按鍵后的其他選手再按鍵無效。若在主持人說開始搶答后在一定的時間內沒有人按鍵搶答則要有報警，以示時間超時，此時主持人可以將搶答機會交給現場的其他觀眾。而在主持人沒有說搶答開始，有人按鍵則電路報警，同時顯示犯規選手的號碼。當主持人將開關由開始搶答打到關閉搶答時，要將電路復位。

在本次課程設計中要求如下：

1、具有搶答開始后20秒倒計時，20秒倒計時后無人搶答顯示超時，并報警;

2、能顯示犯規的搶答臺號并顯示犯規報警;

3、系統復位后進入搶答狀態，當有一路搶答鍵按下，該路搶答信號將其余各路搶答信號封鎖，同時鈴聲響起，直至該路按鍵松開，顯示牌顯示該路搶答臺號。

在了解搶答器電路要完成的功能之后，我通過翻閱《數字電子技術基礎》、《模擬電子技術基礎》、《電子技術課程設計實用教程》、《電子技術基礎實驗與課程設計》和《電子技術課程設計指導》等書，以及到各大學科網站翻閱資料。

其電路主要包括如下幾部分：

1、輸入搶答鎖定電路、搶答者序號編碼、譯碼電路和顯示電路;

2、定時電路、聲光報警電路;

3、控制邏輯電路、起動、復位電路;

4、犯規電路、超時報警電路等。

利用以上芯片在完成各單元主要功能之后，將電路系統的連接起來，來完成電路的整體功能。當然每一部分電路可以分單獨完成自己的功能，但不代表當將它們連接起來后就能完成總體功能，需要將其調試。

一、總體方案設計

（一）方案比較

此方案采用74LS192，74HC573，74LS148，4511，74LS48，555時基電路等組成。如圖2-1為系統框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到“清零”狀態，搶答器處于禁止狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間;主持人將開關置為“開始”狀態，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態開關。

圖1.2系統方案采用74LS192，74HC573，74LS148，4511，74LS48，555時基電等組成。本方案與前一個方案的區別在于其加減控制電路也是由秒脈沖產生電路來控制的，可以節約成本，更好的優化了系統和電路。

1.2 方案論證

本次設計通過proteus軟件進行電路平臺的搭建和仿真，對于兩個方案都成功實現了仿真，通過仿真圖形分析和比較，證明了方案的可行性。

1.3 方案選擇

通過方案比較和實際情況分析可以得出：方案二比方案一電路優化更好，成本更低。因此我們選擇了方案二。

參考文獻

[1] 康光華.電子技術基礎（第五版）北京：高等教育出版社 2006

[2] 華成英、童詩白 模擬電子學基礎（第四版）北京：高等教育出版社 2006

[3]譚博學、苗匯靜 集成電路原理及應用（第二版） 北京：電子工業出版社 2008

[4] 黃智偉 印制電路板設計技術與實踐? 北京：電子工藝出版社

[5]陳永強、魏金城、吳昌東 模擬電子技術 北京：人民郵電出版社，2013.1