傅少琪 冯家龙 宣鑫璐 郦泱泱
绍兴文理学院 浙江 绍兴312000
摘要：随着科技与技术的发展，抢答器在各类竞赛以及各种综艺娱乐活动中的应用越来越多。本文设计出以逻辑电路为核心的八路抢答器，采用了能够显示抢答结果的LED数码管，该数码管在抢答结束后，应当立即显示对应的抢答结果，抢答器复位后，该数码管显示为“0”，以表明当前状态为待抢答状态；设计锁存电路，以使抢答器在响应某个抢答请求后，对后续抢答者的抢答请求不予反应；设计编码电路，以便将抢答者的抢答信息进行编码，并供显示电路进行显示，同时设置一个复位按键，使抢答器复位，以便在本轮抢答结束后，能够可靠地进入下一轮抢答，并设置回答问题倒计时电路，倒计时时间20秒。
关键词：八路抢答器；Proteus仿真
1硬件设计
如图 1-1所示为总体方框图。接通电源后，后台工作人员将检测开关S置“检测”状态，数码管在正常清除下，显示“8”；当后台工作人员将检测开关S置“抢答”状态，主持按系统清除按键，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人松开，宣布“开始”，抢答器工作。选手按动抢答按键，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。如果再次抢答必须由主持人再次按动系统清除按键。
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1.1 电压模块
（1）由输出电压Uo、电流Io确定稳压电路形式，通过计算极限参数（电压、电流和功率）选择器件；
（2）由稳压电路所要求的直流输入电压Ui、直流电流Ii确定整流滤波电路形式，选择整流二极管及滤波电容，并确定变压器的副边电压ui的有效值、电流ii的有效值及变压器功率η；
（3）由电路的最大功耗及工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施。
1.2 抢答模块
通过一个定时电路来设置抢答时间，在规定时间内，按键的输入端为高电平，抢答时间到，按键的输入端为低电平，抢答无效。为防止按键悬空，在按键的输出端连接上拉电阻。计时电路主要通过74HC192来实现，实现三秒内抢答有效。
1.3 优先判断与锁存模块
电路锁存器主要由74HC373来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：系统清除按键按动时，74HC373的LE使能端置1，74HC373处于允许编码状态，按钮未按下时数码管清零，按下后不锁存。这时抢答器处于可抢答状态。
当系统清除按键松开时，抢答器处于等待状态。当有选手将按键开关按下时，抢答器将接受并显示抢答结果，假设按下的是S4，则74HC373的Q3端输出1，同时使得LE端置0，74HC373的输入输出都锁存，当优先抢答者的按键松开再按下时，由于芯片的输入输出都锁存了74HC373处于禁止状态，确保不会接受二次按键时的输入信号，保证了抢答者的优先性。
1.4译码与显示模块
译码电路主要通过四输入或门和CD4511译码器来实现，通过计算逻辑关系，使用了三个四输入或门对抢答选手的编号进行译码，通过连接数码管进行显示，同时在74HC373的每个输出端并联一个LED灯实现选中的显示。
1.5报警模块
本次设计共有三处报警设计，一是在规定时间内抢答，若在规定时间内没有人抢答，按键的输入端置0，无法抢答，并且蜂鸣器工作；二是在主持人未按下开始按钮时，若有人抢答，蜂鸣器开始工作，作为作弊警报；三是回答时间耗尽，计时结束，此时蜂鸣器开始工作，提示时间耗尽。报警电路主要通过各种门电路实现，通过对逻辑关系的计算分析，选取正确的逻辑门，从而实现报警功能。
1.6计时与定时模块
计时电路主要由74HC192实现，将UP接高电平，DN端接时钟脉冲信号，在未开始抢答前保持预置端PL为低电平，74HC192处于预置状态。按下开关开始抢答后，PL为高电平，倒计时开始，倒计时到零，清零端为高电平，此时处于清零状态。同时将低位芯片的TCD输出端接到高位芯片的DN端作为时钟脉冲信号，实现20秒倒计时。定时电路通过555定时器实现，通过计算T=0.7（R1+R2）C1，取合适的电阻与电容，使得T≈1S。
1.7复位模块
复位电路由一个开关和逻辑门组成，开关一端接电源，另一端通过逻辑门连接到74HC373的LE端即74HC192的MR端，当开关未按下时，处于检测作弊工作状态，LE一直处于高电平，信号输入不所锁存，而且计时电路不工作。
2 Proteus仿真
如图 2-1所示，为八路抢答器在Proteus上的仿真原理图。
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3结论
本文研究与设计的八路抢答器通过单纯的逻辑电路实现各项功能，包括锁存、译码、显示、定时等功能模块，功能完善，人机交互友好，操作简单。设计电路充分利用各个逻辑器件的逻辑功能，成功设计并仿真运行功能完善的八路抢答器，设计逻辑清晰，可以通过原理图清晰地分析出各功能模块的逻辑组成与实现原理并顺利制作实物。
参考文献
[1] 丁建伟.抢答器电路设计[J].兰州工业高等专科学校学报，2008（04）
[2] 李增生.对抢答器的改进[J].电子制作，2008（12）
[3] 马轲瀛.八路数字抢答器系统[J].华商，2007（23）