搶答器概述

　　搶答器是通過設計電路，以實現如字面上意思的能準確判斷出搶答者的電器。

　　在知識競賽、文體娛樂活動（搶答賽活動）中，能準確、公正、直觀地判斷出搶答者的座位號。更好的促進各個團體的競爭意識，讓選手門體驗到戰場般的壓力感。傳統搶答器只是大概判斷出搶答成功或犯規選手臺號，無法顯示出每個選手的搶答時間。而今搶答器可以通過數據來說明裁決結果的準確性、公平性。使比賽大大增加了娛樂性的同時，也更加公平、公正。新增無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和一個編碼開關以及控制器等組成。編碼開關是由IC1中的輸入端A、B、C、D與二極管和按鍵組成。驗證編碼開關是否正確，只要按住任意一個按鍵。使它有一個正電平輸入，數碼管就會顯示相應的數字來。A、B、C、D這四條編碼線。分別是1、2、4、8。3則是由1+2同時輸入一個正電平獲得，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）構成。當任意按下一個按鍵時，可控硅都會被觸發導通，使IC1的控制端始終保持有一個高電平的輸入。因此所按的數字得以鎖存。這樣，后按下的按鍵就不能起作用，數碼管就只顯示先按下的鍵號。

　　這里的可控硅另一端與音樂片的正極相連，當可控硅導通時，使音樂片得以通電發聲，從而完成整個搶答功能。該音樂片上電即能觸發，也能自動停止，因此無需設暫停鍵。

　　當按下復位鍵時，可控硅被切斷電源而截止，IC1的控制端則由高電平轉變為低電平而清零，為下一次搶答做準備。

　　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觸發器，即內部包括4個D觸發器，即在每個存儲單元電路上引入一個時鐘脈沖（CLK）作為控制信號，只有當CLK到來時電路才被“觸發”而動作，并根據輸入信號改變輸出狀態。把這種在時鐘信號觸發時才能動作的存儲單元電路稱為觸發器，以區別沒有時鐘信號控制的鎖存器。在D觸發器中，SD和RD接至基RS觸發器的輸入端，它們分別是預置和清零端，低電平有效。當SD=1且RD=0時（SD的非為0，RD的非為1，即在兩個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，都會使Q=0，Q非=1，即觸發器置0;當SD=0且RD=1（SD的非為1，RD的非為0）時，Q=1，G非=0，觸發器置1，SD和RD通常又稱為直接置1和置0端。我們設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

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

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

　　搶答器部分電路分析

　　1、按鍵設置部分

　　按鍵設置模塊，設置為按鍵懸空式，D0、D1、D2和D3均接地，沒有向該端口發送脈沖信號。按鍵另一端接電源，按鍵按下，電源脈沖信號發送到DO、D1、D2和D3端口。（R1R2R3R4R5R6R7R8為330歐姆。R9為100歐姆。）見圖1.21。

　　當其中一人按下按鈕后，相應指示燈點亮，之后按下其他按鈕按下后無效。要起到這樣的作用，需設計兩個與“非門”電路。當按鍵按下后，最先按下的Q端輸出信號為1，那么Q非為0，這里采用“與非”門，即便其余按鍵按下后，有一個輸出信號為0，那么一與非輸出為1，這就使74LS171時鐘端被封鎖住了，此后其他輸出信號對系統不起作用。輸出信號1在經過與非門輸出信號0，它與時鐘端再與非，那么時鐘端輸出信號均為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是一個四輸入一輸出的與非門組合的芯片，邏輯功能是完成四個輸入的邏輯與非計算功能。這兩個芯片幫助電路實現與非操作。同時在74LS171的12引腳接入單周期數字脈沖發生器，設置為負脈沖。

　　3、電路顯示部分

　　電路顯示部分使用了4個發光二極管，四個藍色發光二極管一端接地。在得到信號后，二極管被點亮，電路及現象如下：

　　其中清零信號用于賽前清0，清零后四個二極管均熄滅，電路反相輸出為1，時鐘端“與”門開啟等待輸入信號。

　　74LS171四路搶答器電路整體效果

　　當按下某一按鈕后，電路顯示部分相應LED燈點亮。點亮后其他按鈕操作無效，74LS171時鐘端被鎖住。電路按需要正常運行。當后臺工作人員將檢測開關S置“搶答”狀態，主持按系統清除按鍵，搶答器處于禁止狀態，4個相應LED滅燈;主持人松開，宣布“開始”，搶答器工作。選手按動搶答按鍵，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、LED顯示。當一輪搶答之后，優先搶答選手的顯示燈一直保持到主持人將系統清除為止。如果再次搶答必須由主持人再次按動系統清除按鍵。