带数码显示的十六路抢答器

俞 辉 苏玉香

（浙江海洋学院 船舶与海洋工程学院，浙江 舟山316000）

0 引言

传统的抢答器大多使用一些基本的数字电路来实现， 其体积大、布线繁琐、制作麻烦、成本高等缺点。 而且抢答器没有倒计时显示电路，无法设定抢答时间，只能单纯实现抢答作用。不过随着各类竞赛节目的不断雄起，抢答器这种必备的设备已经进入了飞速发展的时期。

本文设计的智能抢答器，是一种基于单片机的带有数码显示的抢答器。当有抢答信号产生时，他会对该信号进行分析，判别出哪些是有效的哪些是无效的，然后把有效信号显示在数码显示屏上，保证了抢答过程的有效性。同时该抢答器还具备有计时、报警等功能。这种智能化的抢答器保证了抢答公平性。

单片机是一种强大的集成电路芯片。 具有只读存储器ROM、数据处理能力的中央处理器CPU、 多种I/O 口和中断系统、 随机存储器RAM、定时器/计数器等功能。 它具有小巧、成本低廉、运行可靠等优点。 单片机为抢答器注入了一股全新的血液，推动了抢答器快速的发展，使其更智能和化数字化。

1 16 路抢答器

1.1 传统16 路抢答器组成及工作原理

传统 16 路抢答器， 原理图如图1 所示， 由 2 个 74ls148，4 个74ls192， 4 个4511 译码器，可计时，可调时间的抢答器。

图1 抢答器原理图

接通电源后，当按下“开始”键，左侧的555 振荡电路会发出脉冲波，控制计数电路的倒计时，通过调整B17-B18 键，计时时间可以在0-99 内调整。

抢答电路由2 块74LS148 组成， 通过与门电路的适当的连接，可以实现B1-B16 这几个键的编号显示。 同时抢答电路和计时电路之间的4511 译码器也具有连接，抢答按钮按下后，计时电路的译码器也会收到信号，停止计时。 当按下复位键时，计时电路的74ls192 的PL 端转低电平，计时清零，为下一次抢答做准备。

2 16 路带数码显示的抢答器介绍

主持人按下控制开关后，控制电路会产生有效信号，分别输入到优先编码电路和定时电路。 定时电路和优先编码电路开始工作。 在抢答电路中，当有抢答按钮按下的时候，优先编码电路接收到有效信号，选择最早的有效信号传递给锁存器，锁存器进行锁存，译码电路对有效信号进行分析，显示抢答选手的号码。 同时定时电路这边会开始倒计时，秒脉冲电路会产生脉冲信号，通过译码电路和显示电路显示抢答时间。 当定时电路接收到来自抢答电路的有效信号时，定时电路停止工作，倒计时停止。 抢答器框图如图2 所示。

图2 抢答器框图

工作的流程：通电后，在4 位一体的数码显示管的后两位会显示抢答时间，可以通过按键B18 和按键B19 对抢答时间进行调整，调整的时间范围为0 到99。 当按下按键B20 时，时间会开始倒计时，可以通过按键B1-B16 向AT89C51 单片机发射有效信号，单片机接收到信号以后会对信号进行处理，优先选择最早接收到的信号，然后通过P3

口输出高低不同的信号，使4 位一体数码管显示选手的编号。 并通过控制定时电路停止数码管的倒计时显示。 一轮抢答就此结束，如果想进行第二轮只需要按下B17 键即可实现电路的复位。

3 基于单片机的16 路带数码显示的抢答器

本文设计的抢答器由主体电路和扩展电路两部分组成。当有输入信号时，系统会对信号进行优先编码，然后锁存，最后通过译码电路将信号输出在数码显示器上，同时发出提示音，以上是主体电路。接下来是扩展电路，扩展电路主要实现计时功能，通过定时电路，接着通过译码电路将脉冲信号显示在数码显示器上。

接通电源，主持人未按下“开始”按钮，选手禁止抢答，数码显示屏上显示抢答的时间，但不进行倒计时。 通过“加一”和“减一”按钮可以调节抢答器的抢答时间。 当主持人按下“开始”按钮后，扬声器发出提示音，倒计时开始，选手进行抢答。 当有选手按下抢答按钮的时候，系统会优先判断、锁存抢答者号码、显示抢答者号码、扬声器提示，同时计时器停止计时。如果在规定时间内没人抢答，当计时器归零时，扬声器也发出提示音，表明本轮抢答结束。开始另外一轮抢答时，主持人需重新按下“复位”键和“开始”键。

抢答结果如图3 所示，表示在倒计时还有18 秒的时候，8 号抢答者抢答成功。

图3 抢答界面图

实物抢答结果如图4 所示，在倒计时还剩14 秒的时候，6 号抢答者成功抢答。

4 结论

图4 实物抢答界面图

为解决传统抢答器功能单一，结构复杂等问题，本文提出了一种新型多功能带数码显示的抢答器。该抢答器由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路功能，当有输入信号时，系统会对信号进行优先编码，然后锁存，最后通过译码电路将信号输出在数码显示器上，同时发出提示音。扩展电路主要实现计时功能，通过定时电路，接着通过译码电路将脉冲信号显示在数码显示器上。 该新型抢答器价格便宜，功能齐全，可以运用于很多中小型娱乐场合。

［1］谢道平.基于Proteus 仿真的单片机多功能智能抢答器的设计[J].长春大学学报，2011(10).

［2］邹显圣.基于单片机控制的智能抢答器研究[J].电子设计工程，2011(13).

［3］朱斌.利用单片机制作简易的 8 路抢答器及仿真[J].科技信息，2011(01).

［4］宁志刚,黄智伟，等.八位数显抢答器课程设计方法研讨[J].实验室研究与探索，2009(01).

［5］Varatkar, Girish Vishnu.Energy-efficient and error-tolerant digital design[D].University of Illinois at Urbana-Champaign,2008.

［6］Garone, Eugene A.Making connections： Building artistic insight for digital design[D].Teachers College, Columbia University,2010.