三路搶答器電路設(shè)計(jì)方案（一）

總體框圖

搶答器系統(tǒng)原理框圖如上所示。當(dāng)主持人宣布開(kāi)始，定時(shí)電路開(kāi)始秒脈沖電路的作用而進(jìn)行倒記時(shí)，并通過(guò)譯碼器在顯示器中顯示。報(bào)警電路給出聲音提示。當(dāng)選手首先按某一開(kāi)關(guān)鍵時(shí)，可通過(guò)觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)并鎖存，在輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)關(guān)電平信息，同時(shí)為防止其它開(kāi)關(guān)隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂，最先產(chǎn)生的輸出電平變化又反過(guò)來(lái)將觸發(fā)電路鎖定。然后在譯碼器中譯碼，將觸發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)。最后在顯示電路中顯示出所按鍵選手的號(hào)碼。若有多個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)按下時(shí)，則在它們之間存在著隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，結(jié)果可能是它們中的任一個(gè)產(chǎn)生有效輸出。

（一）搶答電路

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，并鎖定74LS175的功能真值表即優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示選手編號(hào)；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無(wú)效。

圖2 ?搶答電路

（二）定時(shí)電路

節(jié)目主持人通過(guò)按復(fù)位鍵來(lái)進(jìn)行搶答倒計(jì)時(shí)。如圖3。定時(shí)9秒，把74LS192對(duì)應(yīng)的9，10，1，15四個(gè)端子預(yù)置為“1001”。計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路555提供。當(dāng)復(fù)位開(kāi)關(guān)按下時(shí)，給74ls192一個(gè)低電平，從而開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，每來(lái)一個(gè)脈沖信號(hào)進(jìn)行減計(jì)數(shù)一次。當(dāng)有選手搶答或借位信號(hào)時(shí)，就使得74ls192的輸入脈沖變成低電平，從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)的停止。再按復(fù)位鍵時(shí)，再一次倒計(jì)時(shí)。

圖3 ?定時(shí)電路

（三）報(bào)警電路

由74ls121和蜂鳴器構(gòu)成的報(bào)警電路，但仿真中沒(méi)有74ls121，因此用功能相同的MONOSTABLEVIRTUAL（后文簡(jiǎn)稱(chēng)A1）來(lái)代替仿真，如圖4所示。其中A1的脈沖輸入端是由復(fù)位信號(hào)和Q非的與信號(hào)和借位信號(hào)與在一起來(lái)提供的。當(dāng)其中一個(gè)信號(hào)為低電平時(shí)，使得A1得到一個(gè)下降沿脈沖，從而使A1的Q端輸出一個(gè)寬度為一秒的高電平，那么蜂鳴器就會(huì)響一秒。反之，電路停振，蜂鳴器不響。

圖4 ? 報(bào)警電路

（四）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)入正常搶答工作狀態(tài)。

圖5 ?搶答器與定時(shí)時(shí)許控制電路

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。

三路搶答器電路設(shè)計(jì)方案（二）

搶答器按鍵部分

在本電路中，需要三位選手各一個(gè)搶答按鍵和主持人一個(gè)復(fù)位按鍵。考慮到搶答器實(shí)際需要，在此不采用單刀雙擲開(kāi)關(guān)，因?yàn)閱蔚峨p擲開(kāi)關(guān)在選手搶答之后需要手動(dòng)扳回，增加了操作的復(fù)雜性。所以選用可復(fù)位按鍵，以減少操作流程。

如圖（a）所示，選手按鍵區(qū)，在常態(tài)下，S1、S2、S3處于斷開(kāi)狀態(tài)，輸出端接地處于低電平。當(dāng)按鍵按下去時(shí)接通電源，由于電阻R7、R8、R9的作用，輸出端會(huì)輸出高電平。松開(kāi)按鍵，輸出端再次變?yōu)榈碗娖健D（b），常態(tài)下Rd端通過(guò)電阻R6接通5V電源，從而接收到高電平。當(dāng)按下S0鍵，Rd端直接接地，變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)。松開(kāi)S0，Rd再次變?yōu)楦唠娖健?/p>

搶答器指示及發(fā)聲部分

搶答器指示部分主要有指示燈顯示對(duì)應(yīng)的作出搶答的選手，和發(fā)聲部分。其中指示燈選取三個(gè)發(fā)光二極管接在相應(yīng)的電路中，發(fā)聲功能則選取一個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)完成。鑒于74LS175輸出電壓較小，并且通過(guò)電阻和二極管的管壓降效應(yīng)，導(dǎo)致?lián)P聲器的電壓更小，從而無(wú)法驅(qū)動(dòng)負(fù)載。所以在揚(yáng)聲器的發(fā)生部分加上一個(gè)三極管放大電路，保證揚(yáng)聲器能夠正常工作。

主電路設(shè)計(jì)

三路搶答器電路設(shè)計(jì)方案（三）

下圖是智力競(jìng)賽用的三路搶答器電路。裁判按下開(kāi)關(guān)SA4，觸發(fā)器全部被置零，進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。這時(shí)Q1～Q3均為1，搶答燈不亮；門(mén)1和門(mén)2輸出為0，門(mén)3和門(mén)4組成的音頻振蕩器不振蕩，揚(yáng)聲器無(wú)聲。

競(jìng)賽開(kāi)始，假定1號(hào)臺(tái)搶先按下SA1，觸發(fā)器C1翻轉(zhuǎn)成Q1=1、Q1=0。于是：①門(mén)2輸出為1，振蕩器振蕩，揚(yáng)聲器發(fā)聲；②HL1燈點(diǎn)亮；③門(mén)1輸出為1，這時(shí)2號(hào)、3號(hào)臺(tái)再按開(kāi)關(guān)也不起作用。裁判宣布競(jìng)賽結(jié)果后，再按一下SA4，電路又進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。