1．?dāng)?shù)字搶答器總體方框圖
如圖1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到清除狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置?quot;開(kāi)始狀態(tài)，宣布開(kāi)始搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開(kāi)始狀態(tài)開(kāi)關(guān)。
圖1數(shù)字搶答器框圖
2．單元電路設(shè)計(jì)
(1) 搶答器電路
參考電路如圖２所示。該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)s置于清除端時(shí)，rs觸發(fā)器的 端均為０，４個(gè)觸發(fā)器輸出置０，使74ls148的 ＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)s置于開(kāi)始時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下s5），74ls148的輸出 經(jīng)rs鎖存后，1q=1, =1,74ls48處于工作狀態(tài)，４q３q２q=101,經(jīng)譯碼顯示為５。此外，1ｑ＝１，使74ls148 ＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開(kāi)即按下時(shí)，74ls148的 此時(shí)由于仍為１ｑ＝１，使 ＝１，所以74ls148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將ｓ開(kāi)關(guān)重新置?quot;清除然后再進(jìn)行下一輪搶答。74ls148為８線－３線優(yōu)先編碼器，表1為其功能表。
圖２ 數(shù)字搶答器電路
表１ 74ls148的功能真值表
(2)定時(shí)電路
圖3 可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路
由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74ls192進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體電路如圖3所示。
（3）報(bào)警電路
由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo＝1．43／［（ri＋2r2）c］，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。pr為控制信號(hào)，當(dāng)pr為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。
圖4 報(bào)警電路
（4）時(shí)序控制電路
時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：
①主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到開(kāi)始位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)。
②當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。
③當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。
圖 5 時(shí)序控制電路
根據(jù)上面的功能要求以及圖2，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖5所示。圖中，門(mén)g1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)cp的放行與禁止，門(mén)g2的作用是控制74ls148的輸人使能端 。圖4的工作原理是：主持人控制開(kāi)關(guān)從清除位置撥到開(kāi)始位置時(shí)，來(lái)自于圖2中的74ls279的輸出 1q=0，經(jīng)g3反相， a＝1，則時(shí)鐘信號(hào)cp能夠加到74ls192的cpd時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則定時(shí)到信號(hào)為 1，門(mén)g2的輸出 =0，使 74ls148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，1q＝1，經(jīng) g3反相， a＝0，封鎖 cp信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門(mén)g2的輸出 =1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則定時(shí)到信號(hào)為0， =1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)， 門(mén)g1處于關(guān)門(mén)狀態(tài)，封鎖 cp信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能③的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74ls121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間，其工作原理請(qǐng)讀者自行分析。