三路抢答器电路设计方案(一)

总体框图

抢答器系统原理框图如上所示。当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。报警电路给出声音提示。当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。

(一)抢答电路

电路如图2所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定74LS175的功能真值表即优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。

图2  抢答电路

(二)定时电路

节目主持人通过按复位键来进行抢答倒计时。如图3。定时9秒，把74LS192对应的9，10，1，15四个端子预置为“1001”。计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路555提供。当复位开关按下时，给74ls192一个低电平，从而开始倒计时，每来一个脉冲信号进行减计数一次。当有选手抢答或借位信号时，就使得74ls192的输入脉冲变成低电平，从而实现倒计时的停止。再按复位键时，再一次倒计时。

图3  定时电路

(三)报警电路

由74ls121和蜂鸣器构成的报警电路，但仿真中没有74ls121，因此用功能相同的MONOSTABLEVIRTUAL(后文简称A1)来代替仿真，如图4所示。其中A1的脉冲输入端是由复位信号和Q非的与信号和借位信号与在一起来提供的。当其中一个信号为低电平时，使得A1得到一个下降沿脉冲，从而使A1的Q端输出一个宽度为一秒的高电平，那么蜂鸣器就会响一秒。反之，电路停振，蜂鸣器不响。

图4   报警电路

(四)时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

1)主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

图5  抢答器与定时时许控制电路

2)当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

3)当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。

三路抢答器电路设计方案(二)

抢答器按键部分

在本电路中，需要三位选手各一个抢答按键和主持人一个复位按键。考虑到抢答器实际需要，在此不采用单刀双掷开关，因为单刀双掷开关在选手抢答之后需要手动扳回，增加了操作的复杂性。所以选用可复位按键，以减少操作流程。

如图(a)所示，选手按键区，在常态下，S1、S2、S3处于断开状态，输出端接地处于低电平。当按键按下去时接通电源，由于电阻R7、R8、R9的作用，输出端会输出高电平。松开按键，输出端再次变为低电平。图(b)，常态下Rd端通过电阻R6接通5V电源，从而接收到高电平。当按下S0键，Rd端直接接地，变为低电平信号。松开S0，Rd再次变为高电平。

抢答器指示及发声部分

抢答器指示部分主要有指示灯显示对应的作出抢答的选手，和发声部分。其中指示灯选取三个发光二极管接在相应的电路中，发声功能则选取一个扬声器来完成。鉴于74LS175输出电压较小，并且通过电阻和二极管的管压降效应，导致扬声器的电压更小，从而无法驱动负载。所以在扬声器的发生部分加上一个三极管放大电路，保证扬声器能够正常工作。

主电路设计

三路抢答器电路设计方案(三)

下图是智力竞赛用的三路抢答器电路。裁判按下开关SA4，触发器全部被置零，进入准备状态。这时Q1～Q3均为1，抢答灯不亮；门1和门2输出为0，门3和门4组成的音频振荡器不振荡，扬声器无声。

竞赛开始，假定1号台抢先按下SA1，触发器C1翻转成Q1=1、Q1=0。于是：①门2输出为1，振荡器振荡，扬声器发声；②HL1灯点亮；③门1输出为1，这时2号、3号台再按开关也不起作用。裁判宣布竞赛结果后，再按一下SA4，电路又进入准备状态。