做一個二路搶答器

謝作如 趙葉瀅

市場上的搶答器大多是由單片機以及外圍電路組成，需要進行編程才能實現對“搶答”的判斷（如圖1）。如果使用555之類的集成塊來實現，涉及的電路將非常復雜，而使用Boson Kit中的邏輯模塊，不用編程就能做出一個兩人用的搶答器，而且邏輯清晰。

邏輯分析

為了便于區分二路的輸入，我們用藍色和紅色來表示。首先看一個邏輯示意圖（如圖2），該圖所示的是搶答器的運行原理。說起來并不復雜，只要有按鈕按下時，對應的小燈亮起，同時要阻止另外的小燈變亮，哪怕其對應的按鈕按下也無法變亮，就能區分出誰先按下按鈕了。

Boson Kit的核心板實際上就是一個電源板，只要輸入為真（按鈕按下），對應的輸出也是真（小燈亮起）。如何讓小燈亮起的同時，阻止另一盞小燈亮起呢？其實只要認真歸納，我們會發現小燈亮起需要同時滿足兩個條件：對應的按鈕按下，且另一個按鈕沒有按下。Boson Kit中不是用“與（and）”和“非（not）”這兩個邏輯模塊嗎？用這兩個模塊將按鈕的狀態輸送到另一個按鈕即可。如下頁圖3所示，如果紅色按鈕按下，藍色按鈕即使按下，也無法輸出“真”的狀態了。

模塊搭建

弄清楚原理后，我們可以試著搭建了。既然是“搶答”，我們選擇了按鈕作為輸入模塊。為了方便辨認，LED小燈最好選擇和按鈕相同的顏色。我們需要的元件見下頁表。

我們把這些元件，按照下頁圖4的參考電路進行連接。

圖4的線路圖看起來十分復雜，我們可以將它分為上下對稱的兩部分，分別為藍色按鈕電路和紅色按鈕電路。先以藍燈點亮的情況為例，當按下藍色按鈕時，藍色按鈕發出的信號A通過線路1（圖4中藍色箭頭）到達AND模塊，并輸入值為“真”（1）的信號。若此時紅色按鈕沒有按下，則紅色按鈕發出的值為“假”（0）的信號B沿線路2（圖4中紅色箭頭）到達分離模塊后，再通過線路2-1（圖4中綠色箭頭）經過NOT模塊將信號B的值從“真”轉變為“假”，輸入到藍色按鈕連接的AND模塊中。此時，AND模塊上收到兩個值為“真”的信號，即兩個條件——“藍色按鈕按下”和“紅色按鈕沒有按下”都已成立，電源板接收到此信號后，輸出狀態1，將藍燈點亮。

如果在按下藍色按鈕時，紅色按鈕也已按下，那么紅色按鈕輸出的值為“真”的信號B經過NOT模塊轉變為“假”，藍色按鈕對應的AND模塊上會接收到值為“真”的信號A和值為“假”的信號B，即“藍色按鈕按下”和“紅色按鈕沒有按下”這兩個條件沒有同時成立，那么藍燈不會亮起。

反之亦然。藍色和紅色按鈕總是在點亮自己對應的小燈同時，阻止對方的小燈點亮，這樣我們就完成了這個有趣的二路搶答器。

拓展研究

圖4的連接方式，是將所有邏輯模塊調置于主板輸入端，使電路看起來較為清爽，同時也有利于后期做外部包裝時的布線安排。倘若追求電路的趣味性和邏輯性，也可將分離模塊調整至主板輸出端，使NOT模塊可以跨越輸入輸出兩端，形成一個大循環（如圖5）。

考慮到現實中使用的搶答器除了亮燈以外，還需要用聲音進行提示，可在輸出端加裝蜂鳴器（如圖6），使用分離模塊可以使小燈與蜂鳴器同時啟動。

如果不想使用兩個蜂鳴器分別代表兩位選手，只想達到有人搶答成功就發出蜂鳴聲這一效果，可以使用or模塊來實現，連接方式如圖7所示。

除了以上的拓展外，還可以加延時模塊，實現按鈕的“消抖”。因為按鈕按下的時候，可能會出現瞬間的抖動（接觸不緊密），導致不能很好地阻止另一盞小燈亮起。這時Boson Kit套件中的延時模塊就派上用場了。

外觀美化

連接好電路，搶答器的基本功能就實現了。再分別將按鈕和小燈安裝在一個紙盒上，做出搶答器的外觀。如果覺得按鈕的帽蓋面積過小，可以使用瓶蓋或PVC片進行加大，使它看上去更像一個搶答器。我們制作的搶答器比較簡陋，外觀如圖8所示。

做好這個二路搶答器后，相信大家都體會到Boson Kit套件的魅力了——不用編程，就能搭建出具備一定“智能”的電子作品。還是回到上一個欄目中提到的一句話：如果充分利用“與”“或”“非”這三個邏輯模塊，理論上可以做出非常復雜的作品。以搶答器為例，如果模塊足夠多，四路、八路的搶答器也都能搭出來。趕緊整理下自己的創意，用Boson Kit實現出來吧。

如果對相關內容感興趣，請關注主持人博客。