电子竞赛抢答器
数字式竞赛抢答器课程设计
数字式竞赛抢答器是一种常见的电子竞赛设备，主要应用于电子竞赛和课堂教学等场合，能够快速准确地判断并显示出抢答者的成绩，有利于竞赛和教学的进行。
以下是数字式竞赛抢答器的课程设计方案：
设计目标
本设计旨在设计一款数字式竞赛抢答器，具有简单易操作、显示准确、响应迅速等特点，能够满足电子竞赛和课堂教学的需要。
系统架构
本设计采用基于单片机的数字式竞赛抢答器，系统分为主控板和显示板两部分。
其中，主控板采用AT89C51单片机，实现抢答信号的采集、处理和控制，而显示板则负责显示抢答结果。
抢答流程
抢答流程如下：
（1）竞赛或教学开始后，按下开始键，抢答器进入待机状态。
（2）出题者提问，此时抢答器处于准备状态，等待抢答信号的输入。
（3）参赛者按下抢答器上的抢答键，抢答器采集抢答信号并判断其是否有效。
（4）如果抢答信号有效，则抢答器向显示板发送抢答者的编号和成绩，并在主控板上进行显示。
（5）如果抢答信号无效，则抢答器保持原状态。
功能实现
本设计实现以下功能：
（1）抢答器上配备数字键盘，可供出题者输入问题和答案。
（2）抢答器上配备开始键、暂停键和重置键，可供出题者进行操作控制。
（3）抢答器可以支持多人同时抢答，并能够按照抢答的先后顺序进行排名。
（4）抢答器可以显示抢答者的编号和成绩，同时支持显示多个参赛者的成绩。
总结
本设计实现了数字式竞赛抢答器的基本功能，具有简单易操作、显示准确、响应迅速等特点，能够满足电子竞赛和课堂教学的需要。
未来可以通过增加功能和改进设计来进一步提高其性能和应用范围。
四路抢答器电路组成及工作原理(含电路图)
电路组成及工作原理四路竞赛抢答器总电路原理图如图1所示。
图1 四路竞赛抢答器原理图1．抢答器电路原理：如图2，IO1，IO2，IO3，IO4分别为抢答器按钮的输入端，开始抢答，假设IO1抢答成功，通过四D触发器输出Q1=1，Q1’=0，而Q 2’=Q3’=Q4’=1,通过四输入与非门后，输出高电平，再经过反相器输出低电平，再经过两输入与非门，输出低电平，此时四D触发器处于保持状态，并且其他按钮的输入不起作用，IO1的抢答信号被锁存。
此时LED1发光并且蜂鸣器发出响声。
其他抢答按钮同理。
图2 抢答器部分电路图2.计时电路原理：计时电路为两片74LS160用置数法构成的31进制计数器，因为可以为了让答题者直观的看到30S这个时间点，所以设置了31进制的计数器。
两片的四个输入端均接低电平，两片的输出端分别接七段译码管直接显示数字，高位的74LS160芯片的Q1Q2接到一个二输入的与非门（U8A）输出到计数器的LD端、三输入与非门端、反相器端。
输出到LD端是为了构成31进制计数器，当高位变为3时，计数器置0。
输出到三输入与非门（U9A）和时钟脉冲、开关的电平信号一起输入到与非门中，这就是为什么能控制计时的开始与暂停了，当开关输入低电平时，无论是否有时钟信号，时钟均不发生改变，此时时钟信号为无效信号；而当开关输入高电平时，U8A输出也为高，因此，时钟信号为有效信号，因此，凭借这样的类似锁存的电路，就可以控制计时的开始与暂停。
而当时间到了30s时，U8A输出为低电平，时钟信号又成为无效信号，时间被停止在30s，此时将U8A信号通过一个反相器输出到蜂鸣器，蜂鸣器发出响声。
图3 计时器电路3.555函数发生器：输出高电平时间：T1=(R1+R2)Cln2 输出低电平时间：T2=R2Cln2 振荡周期：T=(R1+2R2)Cln2图4 555函数发生器。
八路抢答器的工作原理
八路抢答器的工作原理
八路抢答器是一种电子竞赛或考试中常用的设备，它可以实现抢答功能。
其工作原理通常如下：
1. 光电转换：首先，每个参与者手中配有一个按钮或者类似的触发装置，当参与者准备抢答时，会按下按钮，触发开关。
2. 信号传输：按下按钮后，开关会产生一个电信号，这个信号会通过导线或者无线方式传输到抢答器的中控主机。
3. 中控主机接收信号：抢答器的中控主机会接收到参与者按下按钮所产生的信号。
这个主机通常是一个集成了电子设备的中央控制器，能够接收和处理多个信号。
4. 判定和显示：中控主机会根据接收到的信号，判断哪个参与者先按下按钮。
一般来说，中控主机会根据信号的到达时间先后来判定抢答顺序，并在显示屏上显示相应的抢答者编号。
5. 继电器操作：中控主机在判定完抢答顺序后，会通过一组继电器或者其他电子元件来操作抢答结果的显示。
通常，第一个按下按钮的参与者会被优先显示抢答成功。
总之，八路抢答器的工作原理主要是通过信号的传输、接收和处理来实现抢答者顺序的判定和结果的显示。
这种设备可以在公平、公正的基础上，提高比赛或考试的效率和准确性。
三人抢答器工作原理
三人抢答器工作原理
抢答器是一种电子设备，旨在在多人参与的竞赛或教育环境中，实现同时抢答并快速准确地确定抢答者先后顺序。
其工作原理包括以下几个步骤：
1. 系统初始化：在开始竞赛或教育活动之前，抢答器需要进行初始化设置。
这包括确定参与者数量、初始化抢答器的状态以及设定抢答器的响应方式。
2. 参与者抢答：当竞赛或教育活动开始时，参与者准备好抢答。
每个参与者通过按下抢答器上的按钮来表明他们想要抢答。
3. 抢答信号传输：当参与者按下抢答器按钮时，抢答器会发送一个信号，通知系统有人抢答。
这个信号可以通过有线或无线方式传输。
4. 响应判定：当抢答器的信号传输到系统后，系统会立即检测到该信号，并根据预设的机制来判断抢答者的先后顺序。
常见的判定机制可以是按下按钮的时间顺序或者其他预设规则。
5. 确认显示：一旦系统判断出先后顺序，它会通过显示器、声音或其他方式将结果确认显示出来。
这样，所有参与者和裁判员都能够明确知道先抢答的人。
需要注意的是，不同的抢答器可能会有不同的工作原理和功能，上述的工作原理只是一个常见的基本示例。
实际上，一些更高
级的抢答器可能还会包括更多的功能，如计分系统、音量控制等。
单片机的四路电子抢答器设计
单片机的四路电子抢答器设计设计四路电子抢答器可以用单片机来实现。
抢答器通常包括主控板、显示屏、按键模块、信号输入模块和声音模块，下面我将详细介绍设计过程。
一、系统硬件设计部分：1.主控板：使用单片机作为主控处理器，常见的有51系列、AVR系列和STM32系列等。
根据所选单片机的引脚分配情况，设计电路板布线。
2.显示屏：使用液晶显示屏来显示题目和选手答案情况。
选择适合的液晶显示屏，并连接到主控板上。
3.按键模块：设置每个选手的抢答按键，可以使用带有独立按键的矩阵键盘模块，也可以使用独立的按键和扩展IO口。
4.信号输入模块：接收抢答信号，可以使用红外接收器模块，当选手按下抢答键时发射红外信号，由红外接收器模块接收。
也可以选择其他合适的接收方式。
5.声音模块：用于提醒和提示答题情况，可以使用蜂鸣器模块，通过主控板控制发声。
二、系统软件设计部分：1.初始化：在主控板上编写程序，进行硬件初始化，包括液晶屏初始化、按键模块初始化、红外接收模块初始化等操作。
2.题目显示：通过液晶显示屏展示当前抢答题目。
3.抢答检测：主控板通过循环扫描检测按键状态，当检测到一些按键按下时，记录该选手抢答，并停止其他选手的抢答。
4.抢答结果显示：通过液晶显示屏显示抢答结果，标识各个选手的抢答顺序。
5.声音提示：根据抢答结果，通过蜂鸣器模块进行声音提示，例如正确答案和错误答案的不同提示音。
6.重复抢答：在抢答过程中，如果有选手重复抢答，可以通过程序进行判断并作相应的提示。
7.复位操作：可以设置一个复位按钮，用于清除抢答结果和重新开始抢答。
三、系统工作流程：1.开机初始化：主控板上电初始化，配置各个模块，显示“待机”状态。
2.显示题目：主控板从题库中读取题目内容，并通过液晶显示屏展示给选手。
3.抢答：选手按下抢答按钮，主控板检测到按键状态变化并记录抢答情况。
4.显示抢答结果：主控板通过液晶显示屏显示抢答结果，标识各个选手的抢答顺序。
四人抢答器电路设计
四人抢答器电路设计一、引言四人抢答器是一种常见的电子竞赛设备，通常由一个主控器和四个答题器组成。
主控器用于控制整个系统的运行，而答题器用于参赛者进行答题操作。
本文将介绍四人抢答器的电路设计方案。
二、主控器设计1. 电源电路设计主控器需要稳定可靠的电源供电，我们可以采用一个直流电源适配器或者电池组来为主控器供电。
电源电路设计需要包括整流、滤波和稳压等环节，以确保主控电路的工作稳定。
2. 控制电路设计控制电路是主控器的核心部分，它负责接收答题器的信号并进行处理。
我们可以使用单片机或者可编程逻辑器件（FPGA）来实现控制功能。
控制电路需要设计合适的接口电路以与答题器进行通信，并且需要具备较强的抗干扰能力。
3. 显示电路设计主控器需要通过显示器来显示比赛过程和成绩等信息。
显示电路设计需要考虑显示效果和显示内容的处理方式。
常见的显示器有数码管显示器和液晶显示器，我们可以根据需求选择合适的显示器类型。
三、答题器设计1. 电源电路设计答题器也需要稳定可靠的电源供电，与主控器相同，我们可以选择直流电源适配器或者电池组来为答题器供电。
电源电路设计需要考虑到答题器的功耗和电池寿命等因素。
2. 按键电路设计答题器的按键电路需要设计合适的按键接口和按键触发方式。
我们可以使用机械按键或者触摸按键来实现答题功能。
按键电路需要考虑到按键的灵敏度和可靠性，以确保参赛者可以准确、迅速地进行答题操作。
3. 信号传输电路设计答题器需要将答题信号传输给主控器，传输电路设计需要考虑到信号的传输距离和传输速率等因素。
我们可以使用串口、蓝牙或者无线射频等方式来实现信号传输。
4. 指示灯电路设计答题器的指示灯是为了显示参赛者答题操作的结果，指示灯电路设计需要考虑到指示灯的亮度和触发方式。
常见的指示灯有LED灯和LCD显示屏，我们可以根据需求选择合适的指示灯类型。
四、系统集成与调试1. 电路原理图设计根据主控器和答题器的设计方案，我们可以绘制出电路原理图。
multisim仿真八路抢答器原理
multisim仿真八路抢答器原理Multisim仿真八路抢答器原理引言：八路抢答器是一种常见的电子竞赛设备，广泛应用于学校的抢答竞赛和知识竞赛等活动中。
通过该设备，可以实现多人同时抢答问题的功能，提高比赛的趣味性和参与度。
本文将介绍Multisim仿真八路抢答器的原理及实现过程。
第一部分：抢答器原理八路抢答器的原理主要基于数字电路设计，主要包括按钮输入、电路检测和显示控制三个方面。
以下将详细介绍每个方面的实现原理。
1. 按钮输入：八路抢答器需要八个按钮用于参赛者的抢答操作，每个按钮对应一个参赛者。
当参赛者按下按钮时，相应的信号需要传递给电路进行处理。
在Multisim仿真中，我们可以使用开关元件来代表按钮，通过控制开关的状态来模拟按钮的按下和释放。
同时，可以使用个体指标来监测开关的状态，并将其作为后续电路的输入信号。
2. 电路检测：八路抢答器需要实时检测参赛者的抢答行为，并判定哪位参赛者率先按下按钮。
为实现该功能，我们可以使用多路选择器（MUX）来实现对多个输入信号的优先级判断。
当有多个参赛者同时按下按钮时，MUX可以根据优先级规定将其中一个参赛者的信号优先传递给输出端，以判定哪位参赛者率先按下按钮。
3. 显示控制：八路抢答器需要实时显示哪位参赛者率先按下按钮，以及显示当前问题的编号等信息。
为实现该功能，我们可以使用译码器和数码管来实现对输出信号的解码和显示。
译码器用来将MUX输出的优先级信号转换为对应参赛者的编号，并将其传递给数码管进行显示。
第二部分：Multisim仿真实现在了解了八路抢答器的原理之后，我们可以使用Multisim软件进行仿真实现。
以下将一步一步介绍具体的实现过程。
1. 创建电路图：打开Multisim软件，创建一个新的电路图，选择数字电路设计模块。
2. 添加按钮输入：在电路图中添加八个开关元件，用以模拟参赛者的按钮操作。
连接每个开关的状态指示灯到个体指标元件，以监测按钮的按下和释放。
八路抢答器原理
八路抢答器原理
八路抢答器是一种通过电子设备实现的自动化抢答系统。
它的原理如下：
1. 主持人通过控制终端设置题目及答题时间，并通过系统控制设备启动抢答流程。
2. 在抢答器中，每个参与者都配备了一个按钮式的抢答器设备，其底部带有一个触点。
3. 当主持人发出抢答信号后，参与者需要按下自己手中的抢答器设备，此时会闭合触点。
4. 八路抢答器主控系统会检测到参与者抢答设备的触点闭合，并立即记录下按下抢答器的参与者的编号。
5. 在设置的答题时间内，不断有参与者抢答，八路抢答器系统会根据参与者按下抢答器按钮的先后顺序，记录下对应的参与者编号。
6. 当答题时间结束后，主控系统会停止接收任何抢答信号，并根据参与者抢答器的触点闭合的先后顺序，确定第一位抢答者。
7. 主持人可以通过查询八路抢答器系统的记录，得知所有参与者按下抢答器按钮的时间顺序，并宣布第一位抢答者。
八路抢答器通过简单的电路原理和系统管理，实现了参与者之间的公平竞争和抢答顺序的准确记录。
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[8位竞赛电子抢答器]
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目录
一、设计主要指标及要求
二、方案选择及电路工作原理
三、单元电路的设计计算
四、仿真及结果
五、完整的电路图及分析
六、元器件清单
七、安装调试过程中遇到的问题及应对方法
八、电路性能指标及测试结果，是否满足要求及对成果的评价
九、参考文献
竞赛抢答器
一设计主要指标及要求
举办智力竞赛，抢答器是必不可少的器材。
该抢答器是一个可容纳六组参赛队的智力竞赛抢答器，在主持人发出抢答开始命令后的规定时间内，各组按抢答键才由效，否则抢答无效。
主要要求及指标：
1. 设一个主持人按键, 供主持人宣布抢答开始. 抢答开始后, 6个选手抢答才
有效, 同时启动限时定时器。
2. 设6个抢答按键供6人抢答使用，第一个抢答键按下后要锁住抢答器，并用
声、光指示，用LED显示是几号按键抢到。
后按的抢答键不起作用。
3. 安排倒计数定时器。
开始后若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答。
倒计数定时器的时间可以随意预置。
4．(*)对犯规选手给出告示信号。
二方案选择及电路工作原理
1.设计方案电路的结构框图
（1）倒计时部分的实现
根据本实验的具体要求，计数器需要有周期为1s的脉冲信号的输入，及需要有相应的脉冲发生器。
结合我掌握的知识，利用NE555芯片以及一些简单的元器件便可产生连续的脉冲信号。
并结合一个到倒计数芯片74LS192及数码管实现倒计时的功能。
（2）锁存部分的实现
实验设计要求是制作一个六位竞赛抢答器，需要对代表六位参赛选手的状态（“0”或“1”）进行相应的锁存，为了电路的简化，应该采用D触发器来实现锁存功能，则对于要实现对六位数据的锁存这一功能，（*但需要提及的是由于老师要求及节省芯片的原因，只需要实现四位选手的抢答即可，之后的内容将会全部按照四位选手来编写）可以使用两块集成了两个D触发器的74LS74芯片。
（3）抢答电路的实现
本小组利用了74LS273的锁存功能，当有选手抢答时，便将脉冲输入端置0，此时74LS273便不再锁存，进而达到抢答的效果。
（4）编码部分的实现
编码部分是对锁存的数据进行编码，由于只有四个参赛选手，故只需用四个不同的数字便可以代表所有的参赛选手，如是乎只要采用能对四位数据进行编码并能有四种或四种以上的输出的编码器即可达到要求。
这里本小组采用了74LS148编码器。
（5）超时禁止抢答部分的实现
该部分是与倒计时部分联系紧密的一部分，它需要在倒计时结束之后，实现选手抢答无效的效果，本小组借用了74LS192的借位信号，与一D触发器的脉冲
信号端串联，D触发器再与锁存部分脉冲控制端串联，实现超时禁止抢答的效果，所以在这里使用第三片74LS74芯片。
三单元电路的设计计算
1.倒计时部分
（1）脉冲部分的实现
根据74LS192的功能表可知，74LS192工作需要脉冲信号，结合本小组的倒计时电路设计，需要一个周期为1s的脉冲信号及需要有相应的脉冲发生器。
结合本
小组掌握的知识，利用NE555芯片以及一些简单的元器件便可产生连续的脉冲信号。
根据NE555芯片的功能表，并结合该脉冲信号发生器的原理图可知，初始情况下电容C1两端的电压为零，所以TH和TR的电势小于三分之一倍的VCC，所以输出为高，然后电源通过R1、R2这条通路给电容充电，当电容两端的电压超过三分之二倍的VCC时，输出为低，三极管导通，于是电容就R2、三极管这条通路进行放电，电压下降，当电压值刚刚小于三分之一倍的VCC时，NE555输出为高，三极管截止，电源开始对电容充电。
周而复始，便可得到一定周期的脉冲信号。
根据电容充电放电的计算中式可知，当R1=R2=71K，C=10uf时，该脉冲发生器产生脉冲信号的周期约等于1s，故这种元器件的参数选择满足设计要求。
（2）倒计时部分的实现
由74LS192的功能表可知，74LS192同时具有正计数与倒计数功能，本小组根据电路需要选择倒计数功能，由NE555产生的脉冲信号接入74LS192的DOWN端，即倒计数端，与此同时，将UP端，即正计数端置1。
本小组设置倒计时时间为9s，同时利用置数端为计数器重新置数，即将接入一个短暂的低脉冲，达到重新置数的功能，这里的低脉冲来自于主持人按键，在主持人按下后有重新倒计时的效果。
2.锁存部分的实现
本小组将两片74LS74的四个D触发器的脉冲端分别与四位选手按键相连，这样在有选手按下时，就有上跳沿脉冲信号的作用，D触发器就能将输入端的1信号锁存到输出端；置1端接入高电平，而代表裁判的开关连接到该芯片的清零端，当裁判开关掷向“0”时，所有的输出端输出低电平，表示还没开始抢答，当裁判开关掷“1”后，清零效果解除，输出信号取决于相应的输入信号。
并结合蜂鸣器及LED灯达到声光的提醒效果。
3.抢答电路的实现
将选手抢答锁存过来的信号分别接入74LS273的输入端，输出端由于主持人清零之后传递过来的信号为0，所以在输出端后需要串联个非门，所有输出端信号接入一个八输入与门，同时接入一个脉冲信号，剩余端置1，接回74LS273的脉冲端。
同时，主持人按键接入74LS273的清零端，以便清除上一次电路工作痕迹。
电路工作原理：当主持人按下按键后，所有输入端被清零，输出端也被清零，所以脉冲可以经由与门正常到达脉冲端，使得74LS273可以正常将输入端锁存到输出端，当有选手抢答时，输入端出现一个1信号，经由非门变为0信号，则八输入与门（图中由一八输入与非门与一非门串联构成，下文不再赘述）不能正常输出脉冲信号，则输入端不再锁存到输出端，即使有第二人抢答，74LS273也不会将信号锁存到输出端，达到抢答及第二人抢答无效的效果，当
主持人再次按下按键，电路被重新置0，电路便可以重新工作。
4.编码部分的实现
结合其功能表，将EI端直接接地，由于只有四位选手，则把锁存器的一共4个反向输出端按照次序接入到74LS148的输入端，其它端则分别接入1或者0，便可以使的74LS148的输出信号8421BCD码值等于对应作用开关的序号，借由数码管显示出来。
5.超时禁止抢答电路的实现
该部分电路是超时禁止抢答电路，则需要结合倒计时部分电路，74LS192的借位信号输出口会在产生借位，即倒计时为0时产生个高脉冲信号，将此端接入D触发器的脉冲端，当有借位信号产生，则会将输入端的0信号传递到输出端，输出端与上述的抢答电路部分的八输入与门的一个输入端相连，当时间用尽，D触发器便输出0信号，使得74LS273截止，不再锁存，达到超时禁止抢答的效果。
6.主持人电路设计
主持人在本小组设计中共有四个作用，其一，为选手锁存D触发器清零，其二，为74LS273输出端清零，其三，为倒计时提供开始信号，其四，清零超时禁止抢答电路的D触发器。
其中，第一，第三与第四功能都是通过接入D触发器或者74LS273的清零端来达到清零的效果。
对于为倒计时电路提供开始信号，即一直将74LS192的置数端置0，即使得74LS192不倒计数，进而不开始计数，在数码管上表征为一直保持9这个数字。
四仿真及结果
仿真结果如下图所示，当主持人按下按键之后开始计时，在倒计时时间内，如果有选手按下之后，计时器被重新置9，编码器之后的数码管显示选手号，如果没有任何选手能在规定时间内做出抢答，则之后的抢答无效，数码管也不会显示选手号。
五完整的电路图及分析
如图所示，左面为主持人按键及选手抢答按键，当主持人按下，其清零作用将选手按键之后的D触发器及倒计时之后的D触发器和74LS273，电路上一次工作痕迹于是就被清除，使得电路可以重新工作。
此时，计时器开始计时，数码管显示剩余时间。
当在规定时间里，有选手抢答，则相应的D触发器会将信号1锁存到74LS273输入端，74LS273再将信号锁存到输出端，经由非门变为信号0，接入八输入与门，使得同接入八输入与门的脉冲信号不能进入74LS273的脉冲端，实现抢答及第二个选手抢答无效的效果，由74LS273输出端接入74LS148编码器，将选手号进行编码，并在数码管上显示出来。
图中右下角为倒计时电路，主持人按下按键后，开始计时，如果在规定时间内，未能有人抢答，则会产生一0信号，也接入74LS273脉冲端，使得不能再进行抢答。
六元器件清单
七安装调试过程中遇到的问题及应对方法
1.本小组在电路仿真阶段使用了74LS373芯片，并利用其滞空的性质达到清零的效果，但在实际电路中，74LS373的滞空效果不同于仿真效果，其滞空时，输出端电压为
2.7V，则并不能达到清零的效果，经思考后，小组改使用74LS273，其清零端很好地解决了清零的问题。
2.在测试选手抢答部分电路时，出现电压不稳及结果与计算值不同的问题，经查线，发现，有一处芯片未能共地。
八电路性能指标及测试结果，是否满足要求及对成果的评价
1、555电路脉冲输出稳定，效果满意，周期接近1S,波形图如下图所示
2、总体电路反应迅速且稳定，能够完成所有要求功能。
九参考文献
1.林红，《数字电路与逻辑设计（第二版）》清华大学出版社，2009
2.华成英，《模拟电子技术基本教程》清华大学出版社，2006
3.贾秀美，《数字电路硬件设计实践》，高等教育出版社，2008
4. 康华光，电子技术基础-数字部分（第五版），高等教育出版，2006。