八路智力竞赛抢答器方案选择研究

2022-07-02胡科唐家文曾强邹航

科学与财富 2022年9期

胡科唐家文曾强邹航

摘要：工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛，抢答器是必要设备。在我校举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节。举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权。这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。为解决这个问题，我准备了一个功能较全并且不复杂的八路数显抢答器。本设计的中的数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在共阴极数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

关键词：主体电路;扩展电路;锁存;显示;清零

前言

在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。在我们各种竞赛中我们也经常能看到有抢答的环节，某些举办方采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权。这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性，而抢答器的应用就能避免这种弊端。能够实现抢答器功能的方式有多种，可以采用模拟电路、数字电路或利用微电脑芯片作为核心部件进行逻辑控制的多路智力竞赛抢答器。本设计将采用数字电路实现八路智力竞赛抢答器。

一、设计背景

八路抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，现代电子技术的发展要求电子电路朝数字化、集成化方向发展，因此设计出数字化全集成电路的多路抢答器是现代电子技术发展的要求笔者按照这一要求，并根据八路锁存器的功能特点，用显示八路抢答器电路，该八路抢答器设计显示电路具有成本低、元器件容易得到、路数多、数码直观显示、性能稳定等诸多优点。

二、设计目标

预计设计一个同时可供8位选手参加的8路数字显示多路抢答器。该抢答器预计实现优先抢答功能，最先抢答成功的选手编号能被显示，并有警报提示。该多路抢答器分别由个功能模块构成：1、电源模块：将220V交流电转换为5V的直流电，为抢答器提供电源;2、时钟源模块：输出周期为1s的矩形波，作为倒计时的时钟脉冲;3、报警模块：编码第一个抢答者的编号，并在编码之后报警4、译码显示模块：在显示屏上显示抢答者所对应的编号;5、定时模块：实现对预置秒数的倒计时。

三、总体方案设计

通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了三种技术方案来实现系统功能。下面我将首先对这三种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。

（一）方案比较

1、方案一

方案一原理框图如图1所示

主持人按动开始抢答的开关后，最先抢答的选手的电平信号先经过优先编码器，再依次经过数据锁存器，此时已经限制了其他选手的抢答，信号再经过译码器和七段数码显示器，将最先抢答的该选手的编号显示出来，并同时产生报警信号，到此完成的是抢答功能;如果没有人抢答，30 秒减计数器减到00时也会发出报警信号，完成计时功能。

2、方案二

方案二原理框图如图2所示

电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路和音响产生电路。当有选手抢答时首先锁存防止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示到显示器上同时产生音响。

（二）方案论证

方案一具有很强的可行性，并且在目前我们只学习了数字电子技术以及模拟电子技术，并且功能更多更加实用，方案一无疑是可操作性和逻辑性最强的。方案二相对方案一模块更少，能实现的功能也更少，但是设计简单。

（三）方案选择

方案一逻辑性强，看似复杂实则简单，主持人对整体电路的控制只需几个门电路就可完成，不必用特别的芯片来组成控制电路。在有选手抢答后或者计时开始和结束时，更容易实现报警提示功能，既减少了布线使整个电路更直观简单，又降低了产生错误的可能性。

参考文献：

[1]来清民.全国大学生电子设计与制作技能实训.中国电子出版社，2015.

[2]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计.北京航空航天大学出版社，2006.

[3]肖景和.555集成电路应用精粹.北人民邮电出版社，2007.

[4]肖景和.CMOS数字电路应用300例.中国电力出版社2005.