1．?dāng)?shù)字搶答器總體方框圖
如圖1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到清除狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置?quot;開始狀態(tài)，宣布開始搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開始狀態(tài)開關(guān)。
圖1數(shù)字搶答器框圖
2．單元電路設(shè)計
(1) 搶答器電路
參考電路如圖２所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)s置于清除端時，rs觸發(fā)器的 端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使74ls148的 ＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)s置于開始時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下s5），74ls148的輸出 經(jīng)rs鎖存后，1q=1, =1,74ls48處于工作狀態(tài)，４q３q２q=101,經(jīng)譯碼顯示為５。此外，1ｑ＝１，使74ls148 ＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74ls148的 此時由于仍為１ｑ＝１，使 ＝１，所以74ls148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將ｓ開關(guān)重新置?quot;清除然后再進行下一輪搶答。74ls148為８線－３線優(yōu)先編碼器，表1為其功能表。
圖２ 數(shù)字搶答器電路
表１ 74ls148的功能真值表
(2)定時電路
圖3 可預(yù)置時間的定時電路
由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進行預(yù)置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預(yù)置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器74ls192進行設(shè)計，具體電路如圖3所示。
（3）報警電路
由555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo＝1．43／［（ri＋2r2）c］，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。pr為控制信號，當(dāng)pr為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。
圖4 報警電路
（4）時序控制電路
時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：
①主持人將控制開關(guān)撥到開始位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。
②當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。
③當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。
圖 5 時序控制電路
根據(jù)上面的功能要求以及圖2，設(shè)計的時序控制電路如圖5所示。圖中，門g1 的作用是控制時鐘信號cp的放行與禁止，門g2的作用是控制74ls148的輸人使能端 。圖4的工作原理是：主持人控制開關(guān)從清除位置撥到開始位置時，來自于圖2中的74ls279的輸出 1q=0，經(jīng)g3反相， a＝1，則時鐘信號cp能夠加到74ls192的cpd時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則定時到信號為 1，門g2的輸出 =0，使 74ls148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1q＝1，經(jīng) g3反相， a＝0，封鎖 cp信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門g2的輸出 =1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時時間到時，則定時到信號為0， =1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時， 門g1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 cp信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)功能③的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74ls121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間，其工作原理請讀者自行分析。