基于电气工程角度谈八路抢答器设计

丁奕灵　刘爽　马溢　曹语涵

摘要：本报告设计的八路智力竞赛抢答器电路主要采由4511系列常用集成电路组成，涉及到触发器、编码器、译码器、555定时器。该抢答器具有基本的抢答功能，通过共阴极数码管显示选手的号码。当一轮抢答开始后，首先抢答的人由触发器保持状态并阻止其他任何选手输入状态，此次设计的抢答器在选手输入信号后先经过D触发器，再经过优先编码器编码，所有选手没有优先级之分，真正做到比赛的公平公正性。编码后的信号经过加法器后输出合适的二进制码，再经过显示译码器的作用，驱动共阴极数码管显示抢答选手的编号。主持人可以通过控制按钮结束本轮的抢答并可以从新开始下轮抢答。

关键词：抢答器;触发器;显示译码器;555时钟信号发生器

引言：目前无论是国内还是国外，智力抢答类的娱乐节目以其知识的普及性和娱乐宣传性，一直受到广大电视观众的喜好和好评，是全家老少皆宜的电视类节目。说到这类电视节目，就不得不提到节目中的抢答的环节，多位选手在主持人一声令下开始抢答，抢答时间有限，先按抢答器者独占先机，这种情况总是扣人心弦，让观众和选手都心动不已。激动之后，大家有没有想过节目中抢答用的电路时如何实现的吗？选手限时抢答，谁先抢就会在其前面的LED屏上限时，同时其他较晚的人再按键是没有任何效果的。当一轮抢答结束后，主持人操作手中的控制器就可将先前维持住的抢答狀态复位清零。这种抢答方式有效地提高了竞赛的公平和公正性，避免了一些不合理现象的发生。当今社会发展迅速，应用于此类抢答节目的智能抢答器早就问世。其功能的实现方式多种多样，并逐渐趋向于易于扩展、可靠性好、集成度高、制造费用低、功能更加多样话的一种高效能的产品。

一、设计背景

信息时代的21世纪，人类科学技术发展迅速，并且开始迈入了数字化和科技化的智能世界。抢答器在生活中很常见，用于各类抢答现场，竞赛等，它能迅速客观的分辨出最优先权获得的选手。设定发言时间，记录分数等。本次设计八人抢答器是利用简单的模电数电知识，利用简单的电路以及简易芯片构成八人抢答器。

二、设计目标

1.更进一步熟悉集成电路的引脚安排和各芯片的逻辑功能

2.熟练掌握锁存器、译码器、计数器、显示器、编码器管脚的功能和使用方法

3.了解抢答器的组成及工作原理

4.熟悉抢答器的设计与制作

三、抢答器目前存在的问题

随着改革开放事业的不断深入，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，抢答器作为一种常见工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。作为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。目前多数抢答器存在3个不足之处：首先，现场线路连接复杂。因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，面且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。其次，电路复杂。因为简单逻辑电路只完成号码处理、计时、数据运算等功能其它功能如选手号码的识别、详码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用简单逻辑电路扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延时较大，最后导致容易出现选手抢按成功的现象。

四、总体方案设计

1.设计一个智力抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛。

2.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S1-S8表示。

3.设置一个系统清除和抢答控制开关S9，该开关由主持人控制。

4.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LED灯发光提示。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。

5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，计时器停止工作，显示器上显示选手的编号，并保持到主持人将系统清除为止。

6.如果计时时间已到，无人抢答，此次抢答无效，显示器上显示0。

7.答题正确后由主持人手动计分，待主持人按下复位键即可开始下一轮抢答。

结束语：

通过这次的八路数显抢答器的设计，综合运用了本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次电路和实物的设计。在这次设计过程中，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

参考文献

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[2]测基于CD4511的八路数显抢答器王慧（内蒙古电子信息职业技术学院，内蒙古呼和浩特，010000）.

[3]基于74系列八路抢答器的设计李丽红（徐州机电工程高等职业学校江苏徐州221000）.

[4]八路抢答器的设计与实现王冉（西安职业技术学院，710032）.

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[6]康华光，邹寿彬.电子技术基础（数字部分）（第五版）[M].高等教育出版社，2005.

[7]康华光，邹寿彬.电子技术基础（模拟部分）（第五版），高等教育出版社，2005.

[8]康华光，主编.电子技术基础.数字部分.第四版.高等教育出版社，2003年3月.

[9]李海，主编.74系列芯片手册.重庆大学出版社，1999年9月.

[10]孙家辉.基于单片机的多路无线抢答器的设计[J].中国现代教育装备，2012（11）.

作者简介：

丁奕灵（1999-），女，汉，湖北省武汉市，本科，研究方向：电气工程及其自动化

刘爽（2000-），女，汉，四川省盐亭县，本科，研究方向：电力系统

马溢（1997-）男，回族，四川省凉山州西昌市，本科 ，研究方向：电气工程及其自动化

曹语涵（1998-），女，汉，四川省成都市，本科，研究方向：电气工程及其自动化