智力竞赛抢答器逻辑电路设计
一、简述
智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。
进行智力竞赛活动时，一般将参赛队员分为几组；答题方式为必答和抢答两种；答题有时间限制；当时间到时有警告；答题之后有主持人判断是否正确；显示成绩评定结果。抢答时，要判定哪组优先，并通过显示和鸣叫电路予以指示。因此，要完成以上智力竞赛抢答器逻辑功能的数字逻辑控制系统，至少应包括以下几个部分： 记分显示部分； 判别、控制部分； 计时电路和音响部分。
二、设计任务和思路
1.抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛 ，分别用6个按钮S1 ~ S6表示。
2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
3.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示0。
三、方案论证与比较：
与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：
1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵，避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。
2、具有定时功能，在10秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。
3、10秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。
四、电路图
1．数字抢答器总体方框图
2．参考电路
五：各单元部分电路设计如下：
(1) 抢答器电路
该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于\"清除\"端时，RS触发器的 端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的 ＝０，使之处于工作状态。当开关S置于\"开始\"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后1Q=1,=1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为\"５\"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为１Ｑ＝１，使 ＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。
（2）报警电路
由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。
（3）时序控制电路
时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。
③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。
六、仪器：
1.集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48
3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。
2.电阻
510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只，
15k Ω 1只， 68kΩ l只。
3.电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。
4.三极管 3DG12 1只。
5.其它：发光二极管22只，共阳极显示器1块。
七、扩展功能：
1、可以设计声控装置，在主持人说开始时，系统自动完成清零并开始计时的功能。
2、在主持人读题的过程中，禁止抢答，可以在主持人控制的开关上另接一个
选择开关电路，即可实现“违规者可见”的功能，即在主持人读题时如果有人违反比赛规定抢先按动按钮，显示器可以显示是哪个参赛队抢先，便于作出相应的处理。
八、心得体会：
经历数星期的电子竞赛眼看尘埃落定，感觉忍不住要长出一口气。我们组的3位成员除学习外均有一定的日常工作，数日来，为了这个竞赛可谓废寝忘食，在实验室里日出而作，日落不息。将所有的课余时间均奉献给了这个比赛。
结果怎样已然不再重要，在这几日里，我们经历了阶段性成功的狂喜、测试失败后的绝望、陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。这样的比赛是无法孤军作战的，只有通力合作才有可能成功。3位成员在数日里的朝夕相伴中培养出了无与伦比的默契和深厚的友谊。
除此之外，我们还掌握了书本以外的电子技术知识，培养了专心致志的工作学习习惯，懂得了相互之间的理解与体谅，可谓获益匪浅。
如果非要用一句话来概括我们的体会的话，那只能是：痛并快乐着。
