搶答器概述

　　搶答器是通過(guò)設(shè)計(jì)電路，以實(shí)現(xiàn)如字面上意思的能準(zhǔn)確判斷出搶答者的電器。

　　在知識(shí)競(jìng)賽、文體娛樂(lè)活動(dòng)（搶答賽活動(dòng)）中，能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出搶答者的座位號(hào)。更好的促進(jìn)各個(gè)團(tuán)體的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，讓選手門體驗(yàn)到戰(zhàn)場(chǎng)般的壓力感。傳統(tǒng)搶答器只是大概判斷出搶答成功或犯規(guī)選手臺(tái)號(hào)，無(wú)法顯示出每個(gè)選手的搶答時(shí)間。而今搶答器可以通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明裁決結(jié)果的準(zhǔn)確性、公平性。使比賽大大增加了娛樂(lè)性的同時(shí)，也更加公平、公正。新增無(wú)線搶答器更是搶答器史上的一大改革。

　　搶答器電路原理

　　電路原理如附圖，它由IC1和一個(gè)編碼開(kāi)關(guān)以及控制器等組成。編碼開(kāi)關(guān)是由IC1中的輸入端A、B、C、D與二極管和按鍵組成。驗(yàn)證編碼開(kāi)關(guān)是否正確，只要按住任意一個(gè)按鍵。使它有一個(gè)正電平輸入，數(shù)碼管就會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)字來(lái)。A、B、C、D這四條編碼線。分別是1、2、4、8。3則是由1+2同時(shí)輸入一個(gè)正電平獲得，5則由1+4獲得，6則由2+4獲得，7則由1+2+4獲得，二極管是起反向截止作用的。

　　控制器是由可控硅和IC1的控制端（IC1的⑦、①、②、⑥腳）構(gòu)成。當(dāng)任意按下一個(gè)按鍵時(shí)，可控硅都會(huì)被觸發(fā)導(dǎo)通，使IC1的控制端始終保持有一個(gè)高電平的輸入。因此所按的數(shù)字得以鎖存。這樣，后按下的按鍵就不能起作用，數(shù)碼管就只顯示先按下的鍵號(hào)。

　　這里的可控硅另一端與音樂(lè)片的正極相連，當(dāng)可控硅導(dǎo)通時(shí)，使音樂(lè)片得以通電發(fā)聲，從而完成整個(gè)搶答功能。該音樂(lè)片上電即能觸發(fā)，也能自動(dòng)停止，因此無(wú)需設(shè)暫停鍵。

　　當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，可控硅被切斷電源而截止，IC1的控制端則由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖蕉辶悖瑸橄乱淮螕尨鹱鰷?zhǔn)備。

　　搶答器主要部件

　　1、74LS171

　　該搶答器中的74LS171為主要器件，L是指低功耗，S是指肖特基三極管（SBD），由普通的雙極型三極管和肖特基勢(shì)壘二極管（SchottkyBarrierDiode）組合而成。74LS就是低功耗肖特基系列。該芯片為4D觸發(fā)器，即內(nèi)部包括4個(gè)D觸發(fā)器，即在每個(gè)存儲(chǔ)單元電路上引入一個(gè)時(shí)鐘脈沖（CLK）作為控制信號(hào)，只有當(dāng)CLK到來(lái)時(shí)電路才被“觸發(fā)”而動(dòng)作，并根據(jù)輸入信號(hào)改變輸出狀態(tài)。把這種在時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)時(shí)才能動(dòng)作的存儲(chǔ)單元電路稱為觸發(fā)器，以區(qū)別沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)控制的鎖存器。在D觸發(fā)器中，SD和RD接至基RS觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和清零端，低電平有效。當(dāng)SD=1且RD=0時(shí)（SD的非為0，RD的非為1，即在兩個(gè)控制端口分別從外部輸入的電平值，原因是低電乎有效），不論輸入端D為何種狀態(tài)，都會(huì)使Q=0，Q非=1，即觸發(fā)器置0;當(dāng)SD=0且RD=1（SD的非為1，RD的非為0）時(shí)，Q=1，G非=0，觸發(fā)器置1，SD和RD通常又稱為直接置1和置0端。我們?cè)O(shè)它們均已加入了高電平，不影響電路的工作。各輸入輸出引腳如下圖：

　　2、74LS00

　　在設(shè)計(jì)中還用到了四組2輸入端與非門（正邏輯）芯片74LS00完成與非操作，該芯片的工作環(huán)境溫度為0至70C。

　　其中CLK為時(shí)鐘端，MR為清零端（低電平有效），D0-D3為4個(gè)D觸發(fā)器。

　　搶答器部分電路分析

　　1、按鍵設(shè)置部分

　　按鍵設(shè)置模塊，設(shè)置為按鍵懸空式，D0、D1、D2和D3均接地，沒(méi)有向該端口發(fā)送脈沖信號(hào)。按鍵另一端接電源，按鍵按下，電源脈沖信號(hào)發(fā)送到DO、D1、D2和D3端口。（R1R2R3R4R5R6R7R8為330歐姆。R9為100歐姆。）見(jiàn)圖1.21。

　　當(dāng)其中一人按下按鈕后，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮，之后按下其他按鈕按下后無(wú)效。要起到這樣的作用，需設(shè)計(jì)兩個(gè)與“非門”電路。當(dāng)按鍵按下后，最先按下的Q端輸出信號(hào)為1，那么Q非為0，這里采用“與非”門，即便其余按鍵按下后，有一個(gè)輸出信號(hào)為0，那么一與非輸出為1，這就使74LS171時(shí)鐘端被封鎖住了，此后其他輸出信號(hào)對(duì)系統(tǒng)不起作用。輸出信號(hào)1在經(jīng)過(guò)與非門輸出信號(hào)0，它與時(shí)鐘端再與非，那么時(shí)鐘端輸出信號(hào)均為1。

　　2、與非邏輯部分

　　這里還用到了同樣74LS系列的74LS00和74LS20，00為四組2輸入端與非門（正邏輯），74Is20是一個(gè)四輸入一輸出的與非門組合的芯片，邏輯功能是完成四個(gè)輸入的邏輯與非計(jì)算功能。這兩個(gè)芯片幫助電路實(shí)現(xiàn)與非操作。同時(shí)在74LS171的12引腳接入單周期數(shù)字脈沖發(fā)生器，設(shè)置為負(fù)脈沖。

　　3、電路顯示部分

　　電路顯示部分使用了4個(gè)發(fā)光二極管，四個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管一端接地。在得到信號(hào)后，二極管被點(diǎn)亮，電路及現(xiàn)象如下：

　　其中清零信號(hào)用于賽前清0，清零后四個(gè)二極管均熄滅，電路反相輸出為1，時(shí)鐘端“與”門開(kāi)啟等待輸入信號(hào)。

　　74LS171四路搶答器電路整體效果

　　當(dāng)按下某一按鈕后，電路顯示部分相應(yīng)LED燈點(diǎn)亮。點(diǎn)亮后其他按鈕操作無(wú)效，74LS171時(shí)鐘端被鎖住。電路按需要正常運(yùn)行。當(dāng)后臺(tái)工作人員將檢測(cè)開(kāi)關(guān)S置“搶答”狀態(tài)，主持按系統(tǒng)清除按鍵，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，4個(gè)相應(yīng)LED滅燈;主持人松開(kāi)，宣布“開(kāi)始”，搶答器工作。選手按動(dòng)搶答按鍵，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、LED顯示。當(dāng)一輪搶答之后，優(yōu)先搶答選手的顯示燈一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果再次搶答必須由主持人再次按動(dòng)系統(tǒng)清除按鍵。