四路智力竞赛抢答器

学年论文

（课程论文、课程设计）

题目：四路智力竞赛抢答器

作者：戎飞

所在学院：信息科学与工程学院

专业年级：电信 09-1 指导教师：王建英

职称：讲师2011 年 06 月 24 日

四路智力抢答器

摘要

抢答器很广泛的用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种数字式抢答器，能使四个队同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，4个参赛台，分别为A号、B 号、C号、D号参赛台.抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。

数字抢答器由抢答电路,定时电路,报警电路,时序电路组成。优先编码电路,锁存器,译码电路将参赛选手的输入信号在显示器上输，通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,用控制电路和报警电路实现报警功能。以上几部分组成主体电路，从而构成数字抢答器。

关键字抢答电路定时电路报警电路 DXP Multisim

引言

当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。那么也就必然离不开抢答器，而现在的抢答器朝着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场本文设计

的抢答器，电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠，具有较高的推广价

值。

而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般要

进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判

定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。抢答器

在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器

的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。

正文

一、设计内容及要求

1、设计内容

设计一台供4名选手参加比赛的数字抢答器。

2、设计要求

（1）抢答器同时供4名选手比赛，分别用4个按钮S0 ～ S3表示。

（2）设置一个复位和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

（3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

（4）抢答器具有定时抢答功能。当主持人启动“开始”键后，定时器进行倒计时，同时扬声器发出短暂的声响。

（5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

（6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示0。

二、抢答器设计方案

1、设计方案

抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。抢答时间设定9秒，报警响声持续1秒。接通电源后，主持人将开关拨到“清除”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“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。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、扬声器提示。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。

2、系统框图

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。如图1.

3、方案比较

方案1：采用cd4511芯片来作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。

方案2：采用D触发器和译码器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。

经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件Multisim来进行仿真调试，再进行逐步改进。

三、单元电路设计及元器件选择

1、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。

其工作原理为：当主持人控制开关处于“清除”时，D 触发器的清零

端为低电平，使D 触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关

拨到“开始”时，D 触发器Q 非端前一状态为高电平，四个Q 非端与在一起为

高电平，再和抢答按键信号和借位信号与在一起给D 触发器的脉冲端，当没人

抢答时，抢答信号为低电平，与门U11输出端为低电平给D

触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，并和U2的输出信号和借位信号与在一起，

使得U11

输出端为高电平给

D

触发器，于是D 触发器就有一个上升沿，使得抢

答信号经D

触发器触发锁存再经过译码器74ls48译码，把相应的信号显示在数

码管上。另外，当选手松开按键后，D

触发器的Q 非前一状态为低电平，与在

一起后给与门U11,使得U11的输出端为低电平给D 触发器，则D 触发器的脉冲

输入端恢复原来状态，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保

证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。当选手回答完毕，主持人控制开关

S 是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。

2、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

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