《8路抢答器电路设计（论文）3100字》

第页共8页引言随着社会的进步发展各种抢答类的比赛层出不穷，因此，抢答器的作用就显得尤为重要了，它可以人们仅凭肉眼观察不到哪位选手先抢到题目的基础上判断出是哪位选手和哪个组最先抢到题目，具有方便、快捷的优点。而且成本又很低，很受大众喜爱。在知识竞赛的时候，特别是在抢答的时候，仅仅依靠人在视觉或者听觉上是很难判断出是哪个选手先抢到题目的，所以为了更好的判断出是哪个选手或者哪组选手先抢到题目，最好的方法是设计一个装置来完成这个事情，例如设计出的8路抢答器就是一个很好的例子，可以很轻松的解决这个问题，不管选手之间相差的时间是多么短，都能够准确的判断出是哪位选手先抢到的题目。随着抢答器的出现，这样的问题就能避免。早期的抢答器仅具有抢答锁定功能，8路抢答器控制系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。目前设计抢答器的方法很多,一般都用的是PCB的技术来设计的，这种技术简单方便、成本较低、操作容易。第一章抢答器的工作原理该抢答器的电路图如下图1-1所示，采用双数码管显示，可以使主持人和参赛人员观众，同时看到，具有很好的透明度。SB9是复位按钮SB1~SB8是抢答按钮。图1-1抢答器的电路图集成电路是数码显示抢答器的主要部分。它的1、2、6、7这四个数字是BCD的输入端。第9～15脚为显示输出端。第二章设计分析8路抢答器是允许8个选手或者8组选手同时进行抢答的，主持人那边有一个主控制的开关，当主持人按下开始的按键的时候，选手就开始进行按键的抢答，并且选手按键了之后，可以通过数码管进行显示是哪位选手按下的键，而且要在选手按下键之后才能进行按键抢答，不然属于犯规行为，LED会亮起红灯。可以通过LED灯来显示哪个选手犯规的编号，此时，按下复位键后重新开始抢答。2.1总体方案设计抢答器能实现的功能为：抢答器总共设置了8个按键，每个按键都有对用的编号，而且每个编号都对用着一个选手或者一组选手，在主持人那里也设置了一个开关，这个开关是起到控制作用的，当主持人打开开关就代表抢答的开始，闭合开关的时候就表示结束，闭合控制开关用来清除上一轮的抢答结果；抢答器具有数据锁存和显示功能。图2-1多功能智力竞赛抢答器设计框图2.2硬件电路设计8路抢答器是的设计是以单片机为核心来制造的，相应的用芯片来加快运行的速度，不过这样会增加设计的成本和难度。本设计的思路是：把8路上的这些按键的信息设置为外部的中断信息，当外部有一个键按下的时候，相应的保留其它按键的状态不变，同时对这个按键的状态做出相应的反映。单片机的CPU不再响应其他任何中断。8路抢答器的设计是把8路的按键都作为外部的中断源来设计的，但是单片机本身只有2个外部的中断源，所以要寻找其它的设备来扩展中断源，其中芯片就是一个很好的选择，可以用芯片来作为扩展外部的中介。芯片是一个8输入的电路的集成系统，管脚图和功能逻辑图如2-2所示。图2-2中：2，3，4，5，9，10，11，12是8路抢答器的输入端口；1管脚是8路抢答器的与门输出端；13管脚是8路与非门输出端口；7接地；14管脚接电源。（a）管脚（b）功能逻辑图2-2管脚和功能逻辑8路抢答器的电路原理图如图2-3所示。图2-3中，PL0作为外部的中断器的输入端的位置，同时将8路抢答器的8个按键分别的接入输入端的端口，用来作为外部扩展的外部的中断器。当有按键按下时候，根据设置的电路就有PL2键响起来，当没有按键按下的时候，就不响。当有几个按键都按的时候，由于这时候PL0电压较低，可以对于外部中断的设备进行响应，响应外部中断0的中断请求。这样，在外部中断的程序里面，就可以知道是哪位选手谁先按下按键了。S1键作为抢答键，只有当主持人宣布可以开始答题的时候，其他的选手才能开始按键抢答。P3.2接红色发光二极管，当有选手违规时点亮。图2-38路抢答器的电路原理2.3主程序设计主程序里面要先完成外部中断器的初始化设计，在完成了初始化的时候，在相应的对于设置请求出发方式和开中断进行相应的设置，在设计完这些设置之后，在尝试看主持人那边的抢答键是否已经按下，只有当抢答键按下的时候，其他选手才能按键进行抢答，并且主持人按下键之后，其他选手的按键才有效。当8路抢答器检测到抢答器按下的时候，抢答器上的灯好贵相应的亮起来，否则等待。 图2-4主程序流程

第三章电路设计与仿真3.1抢答器电路原理框图抢答器主要由锁存器、译码器、控制电路、计时器等部分组成。图3-1抢答器原理框图3.2单元电路的设计3.2.1抢答电路的设计抢答电路主要由优先编码器、锁存器(4组RS触发器)、译码显示电路组成。可以知道是哪位选手首先按下的抢答器，进行追踪定位，选手按下键之后可以第一时间就显示在显示器上，其他选手按键后就变得没有用了，同时结果还会保留在显示器上。工作过程：当主持人把开关打开的，进行抢答的时候，所有的显示器上显示的数字都是0，从0开始进行计时。抢答器上所有设置的状态都是从0开始的，报警器和二极管上面的灯都是不亮的状态。3.2.2预置数电路的设计该电路主要的功能是：主持人是可以根据题目的简单困难不同而对应在抢答器上设置不同的时间的。当开关S1进行闭合的时候，主持人就可以根据预置淑电路的功能来设置对应的题目的不同的答题的时间，由于减计数脉冲输入端连接信号发生器提供的秒脉冲，当开关s2断开后，计数器开始减计数。3.2.3计分电路的设计计分电路主要由74LS192计数器、译码显示电路组成。在比赛开始之前，可由主持人或幕后工作人员，对每位选手设置一个初始分(如10分)。在选手抢答完成后，主持人可以根据选手回答问题的对错来相应的给选手对应的分值；当要加分的时候，按下开关J1就可以相应的进行加分，当要减分的时候，按下J2就可以减分了。也可以进行十位数的加分。当比赛结束了之后，就可以按下J5进行清零的状态，然后可以下次使用了。3.3整体电路仿真仿真时可以先将开始放置在闭合的状态，先在抢答器上设置相应的数值，通过按键J1来增加时间，每次按一下就增加一分钟或者一秒，把时间调成规定的时间，也可以按J2来减少时间，每按一下，就减少对应的一分钟或者一秒钟。把开关置于闭合状态的时候，选手可以开始抢答题目了。蜂鸣器电路会紧接着发出提示的声音来提醒选手作答，8路抢答器上也会出现原先设置好的倒计时的时间，当有选手按下按键的时候，蜂鸣器也会响起来，倒计时也会停止。数码管上会显示“1”这个数字，其他的选手抢答已经无效，不管怎么按，数码管上显示的都是1这个数字不变。如果宣布开始抢答，但是没有选手抢答的时候，数码管上的数字就会重新的变成0。变成0之后，在怎么按键，都是没用的。说明该电路具有禁止选手超时后抢答的功能。可以通过按S2来重新的设定时间。图3-28路抢答器的PCB图第四章结论本文基于单片机的基础上来设计制造8路抢答器，通过对于设计出来的8路抢答器的仿真分析和研究，证明了设计出的抢答器准确可靠，而且成本低、反映快速、方便快捷，通过这次抢答器的设计，极大的提高了我们的学习能力，加深对电子技术中逻辑电路以及单片机的理解和认识。参考文献[1]高美蓉.基于Multisim的多功能智力竞赛抢答器的设计与仿真[J].计算机测量与控制,2018,26(06):200-202+206.[2]严敏.基于单片机抢答器的设计与实现[J].宁波职业技术学院学报,2017,21(03):89-91+103.[3]姚伟,刘彦彦.基于单片机的16路智能竞赛抢答器的设