進入21世紀越來越來多的電子產品出現在人們的日常生活中，例如企業、學校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽， 搶答記分器是必要設備。

　　在實際生活中經常會遇到同時輸入兩個或兩個以上編碼信號的情況。例如，同時按下計算機鍵盤上的兩個按鍵。如果計算機鍵盤內的編碼器是前面所講的普通編碼器，當同時按下兩個按鍵時，鍵盤內的編碼器將不能對這種輸入狀態進行編碼，會出現錯誤的信息。這種錯誤信息有時會出現致命的后果。為了使這種輸入狀態出現時編碼企業有確定的輸出信號輸出，便出現了優先編碼器。

　　優先編碼器允許同時輸入兩個以上的編碼信號，編碼器對所有輸入的信號規定了優先順序，當多個輸入信號同時出現時，只對其中優先級最高的一個進行編碼。

　　這次主要介紹了數碼顯示八路搶答器電路的組成、設計及功能，電路采用74系列常用集成電路進行設計。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時、計時和報警功能。主持人通過時間預設開關預設供搶答的時間，系統將完成自動倒計時。若在規定的時間內有人搶答，則計時將自動停止；若在規定的時間內無人搶答，則系統中的蜂鳴器將發響，提示主持人本輪搶答無效，實現報警功能，若超過搶答時間則搶答無效。

　　該搶答器主要運用到了編碼器，譯碼器和鎖存器：它采用74LS148來實現搶答器的選號，采用74LS279芯片實現對號碼的鎖存，采用74LS192實現十進制的減法計數，采用555芯片產生秒脈沖信號來共同實現倒計時功能。

　　1、設計技術的要求

　　（1） 設計8路搶答器，編號與參賽選手一一對應。

　　（2） 具有優先顯示搶答序號及時間的功能并禁止其他選手的搶答。

　　（3） 主持人預置搶答時間，控制比賽的開始與結束。

　　（4） 報警電路：主持人按下“開始”鍵時報警并進入搶答狀態；

　　當搶答者發出搶答信號時報警提示；在規定搶答終止時間到時報警。

　　2、系統的組成框圖及工作原理

　　搶答器的組成框圖

　　系統的工作原理

　　如圖所示電路包括主體電路和擴展電路兩部分。其中主體電

　　路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開關后，當選手按動搶答鍵時，數碼管顯示選手編號，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。擴展電路完成定時搶答的功能以及報警功能。

　　電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關置于“清除”

　　處，此時搶答器處于禁止狀態，選手不能進行搶答，定時顯示器顯示設定的時間（30s），當主持人將控制開關置于 “開始”時，揚聲器發出聲響，搶答器處于工作狀態，同時定時器開始倒計時。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，電路要完成以下功能：

　　（1）優先編碼電路判斷搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后通過譯碼顯示電路在數碼管上顯示搶答者的編號； （2）揚聲器發出短暫聲響；

　　（3）控制電路對其余輸入編碼進行封鎖，禁止其他選手進行搶答； （4）控制電路要使定時器停止工作，數碼管上顯示剩余的搶答時間，當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關進行系統清零，使系統回復到禁止工作狀態，以便進行下一輪搶答。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統將報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。

　　3、電路設計

　　3.1搶答電路的設計

　　搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優先編碼74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能。其電路組成如圖3-1所示。

　　其工作原理是：當主持人控制開關處于“清零”位置時，RS觸發器的R端為低電平，輸出端（4Q～1Q）全部為低電平。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態，此時鎖存電路不工作。當主持人將開關撥到“開始”位置時，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態，既搶答器處于等待工作狀態，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0

　　經RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS279處于工作狀態，4Q3Q2Q=101，經74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態，封鎖了其它按鍵的輸入。當按下的鍵松開后，74LS148的YEX高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態，其它按鍵的輸入信號仍不會被接受。這就保證了搶答者的優先性以及搶答電路的準確性。當優先搶答者回答完問題后，主持人操作控制開關S，使搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。

　　3.2定時電路的設計

　　74LS48的7，6，2，3引腳接受來自74LS192的輸出信號并把它譯碼 顯示在數碼管上。74LS192的9，10，11，15引腳完成時間設定功能，本設計要求定時30秒，所以把左邊的芯片的1，15引腳接高電位，期于的全接低位，使的初始時間設定為30秒。555芯片完成產生秒脈沖的功能。工作過程為：搶答開始前，74LS192的置數端為低電位，處于初始狀態，數碼管顯示為30，5引腳接高電位。搶答開始后，秒脈沖沖推動右邊的芯片開始倒記時，同時右邊芯片產生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊的芯片倒記時，完成十進制的倒記時功能。當有人搶答后1Q的輸出為1，經過非門后變為0，通過與門屏蔽了秒信號，停止記時，完成顯示搶答時間的功能。當記到了30秒時，左邊的芯片產生的定時到信號輸出為低電位，也屏蔽了秒信號，使得數碼管顯示為00。如圖3-2

　　3.3報警電路的設計

　　其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率為： f0=1/（R1+2R2）*C*ln2=1.43/（R1+2R2）*C

　　其輸出信號經三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振不再工作。 3.4時序電路的設計時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能： ① 主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態，

　　②當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。

　　③當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。

　　根據上面的功能要求以及圖3.1和圖3.2，設計的時序控制電路如圖3.4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的輸入使能端ST。圖3-4（a）的工作原理是：主持人控制開關從“清零”位置撥到“開始”位置時，來自于圖3-1中的74LS279的輸出CTR=0，經G3反相，A=1，則從555輸出端來的時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時，在定時時間未到時，來自于圖3-2的74LS192的借位輸出端BO2=1，門G2的輸出ST=0，使74LS148處于正常工作狀態，從而實現功能①的要求；當選手在定時時間內按動搶答鍵時，CTR=1，經G3反相，A=0，封鎖CP信號，定時器處于保持狀態，門G2的輸出ST=1，74LS148處于禁止工作狀態，從而實現功能②的要求；當定時時間到時，來自于圖3-2的74LS192的借位輸出端BO2=0，門G2的輸出ST=1，74LS148處于禁止工作狀態，禁止選手進行搶答，門G1同時處于關門狀態，封鎖CP信號，使定時電路為00狀態，從而實現功能③的要求，74LS121用于控制報警電路及發聲的時間。

　　4、整體電路的設計

　　4.1 總體電路原理相關說明

　　經以上單元電路的設計，可以得到定時搶答電路的整機電路。 嚴格根據八路智力競賽搶答器的總體方框圖的指引再結合競賽搶答器的搶答電路，定時電路，報警電路 ，控制電路繪制出總體電路！

　　接通電源后， 主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態。

　　當參賽選手按動搶答鍵時，選擇器分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，供譯碼顯示譯碼電路用并且使其它選手按鍵操作無效。之后揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。

　　當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。

　　總體電路原理圖如下：

　　5、元件清單