16路智力竞赛抢答器设计

　　该抢答器所用芯片容易买到，总成本只有几十元，可以由学生自己动手制作，可作为计算机系和物理系的学生的课程设计，也可作为毕业设计，具有很强的实用性。

　　一、总体设计思路

　　该抢答器具有下列特点：

　　1.同时供16名选手或16个代表队比赛，分别用16个按钮S0-S15表示。

　　2.设置一个系统清除和抢答控制开关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，且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒)。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间约为0.5秒。

　　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“00”。

　　二、电路组成及其工作原理

　　抢答器由抢答电路、定时电路、报警控制电路和时序控制电路四部分组成。其具体电路和原理如下。

　　1.抢答电路

　　抢答电路完成下列三个功能：一是能分辨出选手按键的先后,将抢答选手的编号识别出并锁存显示到数码管上;二是使其他选手按键无效;三是有人抢答时输出时序控制信号，使计数电路停止工作并报警。该部分主要由优先编码器74LS148，RS锁存器74LS279，加法器74LS283，比较器74LS85，译码器74LS48，以及集成了4个与门的74LS08，7段数码管组成，如图1所示。具体原理如下：当主持人将开关处于清除位置时，RS触发器的 端为0，显示器的BI ?0,显示器灯灭。与此同时优先抢答器74LS48由于 ST ?0处于待命状态，但锁存器不工作，只有当主持人控制开关拨向“开始”时，锁存器才开始接收信号。因为有16名选手参加比赛，需要用到两个显示器，而高位显示器只有当选手编号大于9时才用到，小于9时显示0。高位显示器只显示0、1两个数值。比较器74LS85当选手编号小于9时FA>B输出为0，大于9时输出1[4]，与高位显示器数字一致。所以可以直接用此脚控制高位显示器( 见图1)。高位显示器的A3,A2,A1不用,为了不影响输出,全部置0。当选手编号大于9时,需要加6才能在显示器上正确显示选手的编号[4]，如当11号选手优先抢答时，通过加6,得到数值17,2进制表示为“00010001”,两个显示器显示为“11”,与选手实际编号一致。小于9时只用到低位显示器，不能加6。这样一来就需要引进一个比较器，预置比较器的B3B2B1B0=1001,当选手编号大于9时,比较器的FA>B为1。再引入四个与门(74LS08),四个与门的一端置0110,另一端与比较器的FA>B相连,当选手编号大于9时,FA>B=1,通过加法器74LS283完成加6,当选手编号小于9时,FA>B=0,4个与门输出为0,不加6。