六人抢答器设计方案比较研究

李金祥　周奕汐　王曦奥　陈明森

摘  要：本文介绍了一种采用数字电路制作的六人多功能数显抢答器，它主要采用了74系列的常用集成电路，它除了具有基本的抢答功能之外，还具有定时报警的功能，和数显的功能，当抢答开始后，系统会自动进行20秒倒计时，期间有人抢答的话系统会停止计时，并且显示抢答的台号，如果时间到了没人抢答，系统会有光亮报警，提示抢答结束。

关键字：抢答;报警;数显

1前言

本课程设计主要设计一个六人抢答器电路。此抢答器需要满足在抢答过程中的实际功能。首先我们必须了解一下在一般比赛中的抢答规则。在主持人说开始抢答后（题目已公布），选手开始抢答，第一名抢答的选手有效，其余的抢答无效，在回答对问题后给予相应的加分，回答错了相应减分。如在规定的时间后没有人抢答，则主持人需要说抢答超时，即抢答无效。若主持人没有说抢答开始，就开始抢答则属于犯规行为，抢答无效，并且给予提醒和扣分处罚。

所以我们将电路的功能设计如下：

在主持人说开始抢答后，即主持人打开抢答开关后，如果有选手按键，则显示选手号码，并且锁存，当然要保证，在此之后其他选手再次按键抢答器不再显示选手号码，即在第一名选手按键后的其他选手再按键无效。若在主持人说开始抢答后在一定的时间内没有人按键抢答则要有报警，以示时间超时，此时主持人可以将抢答机会交给现场的其他观众。而在主持人没有说抢答开始，有人按键则电路报警，同时显示犯规选手的号码。当主持人将开关由开始抢答打到关闭抢答时，要将电路复位。

在本次课程设计中要求如下：

1、具有抢答开始后20秒倒计时，20秒倒计时后无人抢答显示超时，并报警;

2、能显示犯规的抢答台号并显示犯规报警;

3、系统复位后进入抢答状态，当有一路抢答键按下，该路抢答信号将其余各路抢答信号封锁，同时铃声响起，直至该路按键松开，显示牌显示该路抢答台号。

在了解抢答器电路要完成的功能之后，我通过翻阅《数字电子技术基础》、《模拟电子技术基础》、《电子技术课程设计实用教程》、《电子技术基础实验与课程设计》和《电子技术课程设计指导》等书，以及到各大学科网站翻阅资料。

其电路主要包括如下几部分：

1、输入抢答锁定电路、抢答者序号编码、译码电路和显示电路;

2、定时电路、声光报警电路;

3、控制逻辑电路、起动、复位电路;

4、犯规电路、超时报警电路等。

利用以上芯片在完成各单元主要功能之后，将电路系统的连接起来，来完成电路的整体功能。当然每一部分电路可以分单独完成自己的功能，但不代表当将它们连接起来后就能完成总体功能，需要将其调试。

一、总体方案设计

（一）方案比较

此方案采用74LS192，74HC573，74LS148，4511，74LS48，555时基电路等组成。如图2-1为系统框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间;主持人将开关置为“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。

图1.2系统方案采用74LS192，74HC573，74LS148，4511，74LS48，555时基电等组成。本方案与前一个方案的区别在于其加减控制电路也是由秒脉冲产生电路来控制的，可以节约成本，更好的优化了系统和电路。

1.2 方案论证

本次设计通过proteus软件进行电路平台的搭建和仿真，对于两个方案都成功实现了仿真，通过仿真图形分析和比较，证明了方案的可行性。

1.3 方案选择

通过方案比较和实际情况分析可以得出：方案二比方案一电路优化更好，成本更低。因此我们选择了方案二。

参考文献

[1] 康光华.电子技术基础（第五版）北京：高等教育出版社 2006

[2] 华成英、童诗白 模拟电子学基础（第四版）北京：高等教育出版社 2006

[3]谭博学、苗汇静 集成电路原理及应用（第二版） 北京：电子工业出版社 2008

[4] 黄智伟 印制电路板设计技术与實践  北京：电子工艺出版社

[5]陈永强、魏金城、吴昌东 模拟电子技术 北京：人民邮电出版社，2013.1