基于数字电子抢答器设计

基于数字电子 抢答器设计

刘腾，李晓辉，王一航

（华北理工大学 河北唐山 063210 ）

摘要：抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用出发, 用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该设计数字抢答器就是利用数字电子技术实现的。主要为了实现抢答、显示、报警功能。其电路由主体电路与扩展电路组成。优先编码器、锁存器、译码器将参赛队的输入信号在数码管上输出；由控制电路和主持人开关启动报警电路组成。扩展电路当有选手按下按钮时，优先锁存，其他选手在按时无响应，直到主持人按下清零按钮之后，才能开始下一轮的抢答。

关键词：抢答器 数字电路 编码器

1. 抢答器工作原理

主要完成的功能是实现8个选手抢答并进行锁存。8个抢答按钮分别用编号S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8来表示。设置一个控制开关S，由节目主持人控制系统的清零和抢答的开始。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LED数码管上显示0到7的编号。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。

使用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。该电路主要完成两个功能:一是分辨出抢答的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号;二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。工作过程:开关S置于“复位”端时，RS触发器的R、S端均为0, 4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端=0,使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时, 74LS148 的输出经RS锁存后，CTR=1, RB0 =1,七段显示电路74LS48处于工作状态，经译码显示为0。此外，CTR=1,使74LS148优先编码工作标志端=1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入当按键松开即按下时，74LS148 此时由于仍为CTR=1，使优先编码工作标志端=1,所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“复位”然后再进行下一轮抢答。

图1 电路原理图

2. 74LS279功能介绍

74LS279就是4R- S触发器，每片上有四路R- S触发器。每路R- S触发器有R和S两个输入和一个输出端Q。当S输入低电平(0)时，输出Q为低电平(0);

当S输入高电平(1)时，如果R输入低电平(0)，则Q为高电平(1);当S输入高电平(1)时，如果R输入低电平(1)，则Q保持不变。

保持状态。当輸入端接入S=R=1的屯平吋，如果基本SR触发器现态Q=l、Q=0,則触友器次态Q=l、Q=0;若基本sR触友器的現态Q=0、Q=1,則触发器次态Q=0、Q=l。 即S=R=l 肘，触发器保持原状态不変。
置0状态。当S=l，R=0吋，如果基本sR触发器現态Q=1、Q=0,因R=0，
会使Q=1，而Q=1与S=1共同作用使Q端翻装内0;如果基本SR触友器現态Q=0、Q=1，同理会使Q=0，Q=1。只要輸入信号S=l，R=0，无论基本SR触发器的输出現态如何，均会使输出次态为0态。
置1状态。当S=0、R=1吋，如果触友器現态Q=0、Q=1，因S=0，会使
G的輸出端次态翻装为1，而Q=1和R=1共同使G2的輸出端Q=0;同理当Q=1、
Q=0,也会使触友器的次态輸出为Q=1、Q=0; 只要S=0、R=l, 无企触岌器現态如何，均会將触发器置1。

3. 74ls48引脚图及功能

3.1 7段译码功能

在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低电平，见表1中1～16行。

3.2 消隐功能（BI=0）

此时BI/RB0端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论LT 和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。

3.3 灯测试功能（LT = 0）

此时BI/RB0端作为输出端， 端输入低电平信号时，表1最后一行，与 及DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。

3.4 动态灭零功能（LT=1，RBI=1）

此时BI/RB0端也作为输出端，LT 端输入高电平信号，RBI 端输入低电平信号，若此时DCBA = 0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA≠0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。

4.总结

本篇论文，把我们在课堂上学到的数字电路知识运用到实际当中。如各种常见芯片的功能，各 种组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计，在此次设计中，当然也遇到了许多,问题，毕竟这是第一次设计 一个很实际的硬件的器件。在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，如想用其他信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，必须是最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。这一个星期的课程设计，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实际。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么。我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。虽然最后我没调试出我们想要的结果，但是经过这次课程设计让我们更巩固了我们的专业知识和焊接技能。在这次设计过程中还了解到在设计的时候不仅是设计好，更重要的是想方设法在功能实现的同时降低成本。

参考文献：

[1]陈科润.基于数字电路的八路抢答器的设计与实现[J],电子技术与软件工程，2019（04）:132-133.

[2]王强,焦继.一种八路抢答器设计[J],纳税，2017（19）:16-17.

[3]王冉.八路抢答器的设计与实现[J],电子测试，2014(24)：76-78.

作者简介：刘腾（1998年1月-）男，汉，河北衡水人，本科在读。研究方向：电气工程及其自动化。