辽宁工程技术大学电子技术课程设计
综述
智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者观众的极大兴趣，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。但是，在这类比赛中于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现错误所以我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。在本次设计中，将主要设计一个定时抢答器。
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吴耀辰：智力竞赛抢答器逻辑电路设计
1 方案设计与分析
1.1 抢答电路
抢答电路为整个电路的核心，有两个方案可供选择：
方案1：采用cd4511芯片来作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现；
方案2：采用D触发器和译码器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。
经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。
a如何连接D触发器：将他们的四个输入端作为四位选手手中的抢答器开关，将将四个输出端接在数字显示器上（LED数码管）上，可以显示抢道题目的选手的编号。主持人的开关接在两个双D触发器的清零端，以便控制四位选手手中的抢答器。
b如何封锁ＣＰ脉冲：当有选手摁下抢答器时脉冲将一直置1或置0，要实现这个功能是可以将CP脉冲和四个D触发器的Q反端接通过与门的结果和CP脉冲接在与非门的输入端，将输出端接到四个D触发器CP脉冲端。这样就实现了封锁脉冲。没有一个组摁下手中抢答器时，进入D触发器CP脉冲会0101的变换，但是只要有人摁下手中抢答器进入D触发器的CP脉冲只会是1。没有了脉冲上升沿这个条件输入怎样变换D触发器的输出都不会变。
1.2 灯光效果电路
灯光效果电路由一个半导体数码管，与抢答电路的输出端连接而成。可根据抢答情况显示小组编号（1或2或3或4）。
1.3 声音效果电路
声音效果电路由四个蜂鸣器，与各组抢答电路的输出端连接而成。蜂鸣器位于各小组所在区域内，观众可根据声音位置判断抢答成功的组别。
1.4 主持人复位开关
主持人的开关和D触发器清零端相连。蜂鸣器和LED数码管的提示延续到主持人清零为止，不能再变。当一轮抢答结束后，主持人将其清零，准备下一轮抢答。
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辽宁工程技术大学电子技术课程设计
2 电路的设计框图及功能描述
2.1 电路的设计框图
电路的设计框图如图2-1
主持人控制开关 抢答开始 下一轮 开始数码管提示 蜂鸣器提示 锁存CP 其他小组无效
图2-1 电路的设计框图
2.2 电路的功能描述
抢答开始时，主持人按下置零开关，各小组开始抢答。当某小组先于其他小组按下抢答按钮时，该小组对应的D触发器输入信号为1，输出信号为1，输出端所连接的蜂鸣器发声，晶体数码管显示对应组的编号；与此同时，该小组D触发器Q非输出端为0，致使四个Q非的输出端相与的结果为0，0与非1KHz脉冲的结果为1，使D触发器的输入脉冲不再有上升沿。由于D触发器是上升沿触发的，因此当输入脉冲没有上升沿时，D触发器的输出不变，所以此时即使其余小组按动抢答按钮，也不会有任何效果。这样便达到了“某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答”的效果。
以此循环。
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吴耀辰：智力竞赛抢答器逻辑电路设计
3 电路原理及仿真
3.1 电路原理
电路原理如图3-1
图3-1 电路原理
3.2 电路仿真
3.2.1 第一组抢答成功
主持人按下清零开关后，第一组首先按下抢答开关，此时第一组蜂鸣器发声，对应数码管显示1，其它数码管显示0（如图3-2）；此时其它组抢答器已锁定，即使按下抢答按钮，也不会有任何反应（如图3-3）。当下一轮抢答开始时，主持人按下清零按钮，数码管被清零，抢答器被激活，各小组即可抢答（如图3-4）。
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