八路智力競賽搶答器方案選擇研究

胡科 唐家文 曾強(qiáng) 鄒航

摘? 要：工廠、學(xué)校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽，搶答器是必要設(shè)備。在我校舉行的各種競賽中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)。舉辦方多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)。這在某種程度上會因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。為解決這個問題，我準(zhǔn)備了一個功能較全并且不復(fù)雜的八路數(shù)顯搶答器。本設(shè)計的中的數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在共陰極數(shù)碼管上顯示出選手的編號，同時揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。

關(guān)鍵詞：主體電路;擴(kuò)展電路;鎖存;顯示;清零

前言

在各種智力競賽場合，搶答器是必不可少的最公正的用具。在我們各種競賽中我們也經(jīng)常能看到有搶答的環(huán)節(jié)，某些舉辦方采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)。這在某種程度上會因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性，而搶答器的應(yīng)用就能避免這種弊端。能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用模擬電路、數(shù)字電路或利用微電腦芯片作為核心部件進(jìn)行邏輯控制的多路智力競賽搶答器。本設(shè)計將采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)八路智力競賽搶答器。

一、設(shè)計背景

八路搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合，現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展要求電子電路朝數(shù)字化、集成化方向發(fā)展，因此設(shè)計出數(shù)字化全集成電路的多路搶答器是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的要求筆者按照這一要求，并根據(jù)八路鎖存器的功能特點(diǎn)，用顯示八路搶答器電路，該八路搶答器設(shè)計顯示電路具有成本低、元器件容易得到、路數(shù)多、數(shù)碼直觀顯示、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。

二、設(shè)計目標(biāo)

預(yù)計設(shè)計一個同時可供8位選手參加的8路數(shù)字顯示多路搶答器。該搶答器預(yù)計實(shí)現(xiàn)優(yōu)先搶答功能，最先搶答成功的選手編號能被顯示，并有警報提示。該多路搶答器分別由個功能模塊構(gòu)成：1、電源模塊：將220V交流電轉(zhuǎn)換為5V的直流電，為搶答器提供電源;2、時鐘源模塊：輸出周期為1s的矩形波，作為倒計時的時鐘脈沖;3、報警模塊：編碼第一個搶答者的編號，并在編碼之后報警4、譯碼顯示模塊：在顯示屏上顯示搶答者所對應(yīng)的編號;5、定時模塊：實(shí)現(xiàn)對預(yù)置秒數(shù)的倒計時。

三、總體方案設(shè)計

通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實(shí)際知識，我主要提出了三種技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這三種方案的組成框圖和實(shí)現(xiàn)原理分別進(jìn)行說明，并分析比較它們的特點(diǎn)，然后闡述我最終選擇方案的原因。

（一）方案比較

1、方案一

方案一原理框圖如圖1所示

主持人按動開始搶答的開關(guān)后，最先搶答的選手的電平信號先經(jīng)過優(yōu)先編碼器，再依次經(jīng)過數(shù)據(jù)鎖存器，此時已經(jīng)限制了其他選手的搶答，信號再經(jīng)過譯碼器和七段數(shù)碼顯示器，將最先搶答的該選手的編號顯示出來，并同時產(chǎn)生報警信號，到此完成的是搶答功能;如果沒有人搶答，30 秒減計數(shù)器減到00時也會發(fā)出報警信號，完成計時功能。

2、方案二

方案二原理框圖如圖2所示

電路主要由脈沖產(chǎn)生電路、鎖存電路、編碼及譯碼顯示電路和音響產(chǎn)生電路。當(dāng)有選手搶答時首先鎖存防止其他選手搶答，然后編碼，再經(jīng)4線7段譯碼器將數(shù)字顯示到顯示器上同時產(chǎn)生音響。

（二）方案論證

方案一具有很強(qiáng)的可行性，并且在目前我們只學(xué)習(xí)了數(shù)字電子技術(shù)以及模擬電子技術(shù)，并且功能更多更加實(shí)用，方案一無疑是可操作性和邏輯性最強(qiáng)的。方案二相對方案一模塊更少，能實(shí)現(xiàn)的功能也更少，但是設(shè)計簡單。

（三）方案選擇

方案一邏輯性強(qiáng)，看似復(fù)雜實(shí)則簡單，主持人對整體電路的控制只需幾個門電路就可完成，不必用特別的芯片來組成控制電路。在有選手搶答后或者計時開始和結(jié)束時，更容易實(shí)現(xiàn)報警提示功能，既減少了布線使整個電路更直觀簡單，又降低了產(chǎn)生錯誤的可能性。

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