一、智力競賽搶答器的設計

1、搶答器的功能描述

智力競賽作為一種生動活潑的教育形式和方法，它通過搶答和必答等方式引起參賽者和觀眾的興趣。進行智力競賽時，一般分為若干組，主持人對參賽各組提出的問題，分為必答題和搶答題兩種。答題有時間限制，若在規定時間內未能回答完問題，則發出超時警告。對搶答題，要準確判斷哪組優先，予以指示和鳴叫。回答問題的正確與否，由主持人判別并進行加分或減分，成績評定結果通過電子裝置顯示。

  現要求設計一個智力競賽搶答器，要求具有如下功能：

2、設計任務

（4）、對回答問題所用的時間進行計時、顯示、超時報警；

（5）、可以預置回答問題的時間；

（6）、同時具有復位功能，倒計時啟動功能；

（7）、主持人對搶答結果進行確認，隨后，給出倒計時允許信號，開始回答問題，計數顯示器則從初始值開始倒計時，當計至0時，停止計數，揚聲器發出超時報警信號，以中止未回答問問題者回答問題；

（8）、當主持人給出倒計時計數禁止信號時，揚聲器停止鳴叫；

（9）、如參賽者在規定時間內完成回答問題，主持人可以給出倒計時計數禁止信號，以免揚聲器鳴叫。

**（10）、按下復位鍵，又可以開始新一輪的搶答。

1、 搶答器的設計（完整功能的設計）

根據以上對搶答器的功能要求，把要設計的數字系統劃分為五個功能模塊：搶答信號判別電路，最先搶答的臺號顯示控制電路，分頻電路，倒計時及計時值顯示電路，揚聲器控制電路。如圖1.1所示。

2、 設計思路（根據圖1.1）

搶答器的輸入信號為：搶答信號A，B，C，D，高電平有效（按下搶答鍵時為高電平）。復位（初始化）信號INI，高電平有效。當INI有效時，搶答信號判別電路清零，為判別優先搶答信號做好準備；倒計時電路則置入預置時間，以8421BCD碼的形式送出顯示驅動信號。倒計時計數允許/禁止信號EN。EN為高電平，允許計數；EN為低電平，禁止計數。預置時間信號ti，以8421碼形式輸入倒計時的時間初值。預置控制信號test，高電平有效；test為高電平時，將ti的值鎖存到倒計時電路。輸入時鐘信號CLK一方面作為揚聲器控制電路的輸入信號，另一方面作為搶答信號判別電路中鎖存器的時鐘。

  搶答器的輸出信號為：臺號顯示驅動信號O2—O0，為BCD碼形式；系統復位時為“000”，進行搶答時，顯示優先搶答臺號。時間顯示驅動信號time，為8421BCD碼的形式，顯示倒計時計數器的當前值。揚聲器驅動信號bell，它是輸入時鐘經選通后的輸出。

搶答信號判別電路在系統復位后，對A，B，C，D四路搶答信號進行判別，輸出端G3—G0與A—D一一對應，優勝者對應的G為“1”，其余的G為“0”，且將結果鎖存。完成搶答判別的同時，輸出端R端輸出有效信號，對揚聲器進行選通。

分頻電路用與產生倒計時電路所需要的周期為1s的時鐘脈沖，分頻系數視輸入時鐘信號CLK的頻率而定。

臺號顯示控制電路將輸入信號G3—G0轉換為BCD碼，以驅動數碼管，顯示臺號。

倒計時及時間顯示控制電路由ti,test信號預置答題時間；由復位信號INI將答題時間作為初值賦給倒計時計數器；由計數允許信號EN 啟動計數。輸出信號為time，sel和out，其中sel和out為揚聲器選通信號。

揚聲器控制電路使系統只在兩種情況下輸出驅動揚聲器的脈沖信號：一種是倒 時計數器處于禁止計數狀態（EN無效），并且完成初始化，開始對搶答信號進行判別，當某參賽組搶先按下按鍵，系統在輸出該組臺號信息的同時，輸出脈沖信號；一種是確認優先搶答的參賽組后，啟動倒計時計數器計數（使EN有效），當計數到“0”時，輸出脈沖信號。