基于電氣工程角度談八路搶答器設(shè)計

丁奕靈　劉爽　馬溢　曹語涵

摘要：本報告設(shè)計的八路智力競賽搶答器電路主要采由4511系列常用集成電路組成，涉及到觸發(fā)器、編碼器、譯碼器、555定時器。該搶答器具有基本的搶答功能，通過共陰極數(shù)碼管顯示選手的號碼。當一輪搶答開始后，首先搶答的人由觸發(fā)器保持狀態(tài)并阻止其他任何選手輸入狀態(tài)，此次設(shè)計的搶答器在選手輸入信號后先經(jīng)過D觸發(fā)器，再經(jīng)過優(yōu)先編碼器編碼，所有選手沒有優(yōu)先級之分，真正做到比賽的公平公正性。編碼后的信號經(jīng)過加法器后輸出合適的二進制碼，再經(jīng)過顯示譯碼器的作用，驅(qū)動共陰極數(shù)碼管顯示搶答選手的編號。主持人可以通過控制按鈕結(jié)束本輪的搶答并可以從新開始下輪搶答。

關(guān)鍵詞：搶答器;觸發(fā)器;顯示譯碼器;555時鐘信號發(fā)生器

引言：目前無論是國內(nèi)還是國外，智力搶答類的娛樂節(jié)目以其知識的普及性和娛樂宣傳性，一直受到廣大電視觀眾的喜好和好評，是全家老少皆宜的電視類節(jié)目。說到這類電視節(jié)目，就不得不提到節(jié)目中的搶答的環(huán)節(jié)，多位選手在主持人一聲令下開始搶答，搶答時間有限，先按搶答器者獨占先機，這種情況總是扣人心弦，讓觀眾和選手都心動不已。激動之后，大家有沒有想過節(jié)目中搶答用的電路時如何實現(xiàn)的嗎？選手限時搶答，誰先搶就會在其前面的LED屏上限時，同時其他較晚的人再按鍵是沒有任何效果的。當一輪搶答結(jié)束后，主持人操作手中的控制器就可將先前維持住的搶答狀態(tài)復位清零。這種搶答方式有效地提高了競賽的公平和公正性，避免了一些不合理現(xiàn)象的發(fā)生。當今社會發(fā)展迅速，應(yīng)用于此類搶答節(jié)目的智能搶答器早就問世。其功能的實現(xiàn)方式多種多樣，并逐漸趨向于易于擴展、可靠性好、集成度高、制造費用低、功能更加多樣話的一種高效能的產(chǎn)品。

一、設(shè)計背景

信息時代的21世紀，人類科學技術(shù)發(fā)展迅速，并且開始邁入了數(shù)字化和科技化的智能世界。搶答器在生活中很常見，用于各類搶答現(xiàn)場，競賽等，它能迅速客觀的分辨出最優(yōu)先權(quán)獲得的選手。設(shè)定發(fā)言時間，記錄分數(shù)等。本次設(shè)計八人搶答器是利用簡單的模電數(shù)電知識，利用簡單的電路以及簡易芯片構(gòu)成八人搶答器。

二、設(shè)計目標

1.更進一步熟悉集成電路的引腳安排和各芯片的邏輯功能

2.熟練掌握鎖存器、譯碼器、計數(shù)器、顯示器、編碼器管腳的功能和使用方法

3.了解搶答器的組成及工作原理

4.熟悉搶答器的設(shè)計與制作

三、搶答器目前存在的問題

隨著改革開放事業(yè)的不斷深入，促使人們學科學、學技術(shù)、學知識的手段多種多樣，搶答器作為一種常見工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復雜，要么可靠性低，減少興致。作為一個單位若專購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展。目前多數(shù)搶答器存在3個不足之處：首先，現(xiàn)場線路連接復雜。因為每個選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個選手與控制臺之間要有長長的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場的美觀，面且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場人員的走動。其次，電路復雜。因為簡單邏輯電路只完成號碼處理、計時、數(shù)據(jù)運算等功能其它功能如選手號碼的識別、詳碼、計分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。采用簡單邏輯電路掃描技術(shù)識別選手搶按號碼時，電路的延時較大，最后導致容易出現(xiàn)選手搶按成功的現(xiàn)象。

四、總體方案設(shè)計

1.設(shè)計一個智力搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽。

2.搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S1-S8表示。

3.設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S9，該開關(guān)由主持人控制。

4.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時LED燈發(fā)光提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

5.參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，計時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

6.如果計時時間已到，無人搶答，此次搶答無效，顯示器上顯示0。

7.答題正確后由主持人手動計分，待主持人按下復位鍵即可開始下一輪搶答。

結(jié)束語：

通過這次的八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計，綜合運用了本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次電路和實物的設(shè)計。在這次設(shè)計過程中，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。

參考文獻

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作者簡介：

丁奕靈（1999-），女，漢，湖北省武漢市，本科，研究方向：電氣工程及其自動化

劉爽（2000-），女，漢，四川省鹽亭縣，本科，研究方向：電力系統(tǒng)

馬溢（1997-）男，回族，四川省涼山州西昌市，本科?，研究方向：電氣工程及其自動化

曹語涵（1998-），女，漢，四川省成都市，本科，研究方向：電氣工程及其自動化