簡單的與非門搶答器電路設(shè)計(jì)

　　搶答器一般有多個(gè)搶答輸入端和一個(gè)復(fù)位端，當(dāng)某一搶答輸入端有信號輸入，則顯示這一路的搶答成功。搶答成功后的瞬間能封鎖住每一個(gè)搶答輸入端，使后面的搶答器信號不能進(jìn)入搶答器，一直到復(fù)位控制信號有效，才能解除封鎖，進(jìn)行下一次搶答。

　　搶答器電路的種類很多，本設(shè)計(jì)是一種電路結(jié)構(gòu)功能非常清晰的電路。電路中只用到與門、或門等基本單元電路、基本RS觸發(fā)器。

　　一、電路結(jié)構(gòu)及工作原理

　　如下圖所示，整個(gè)電路可分為信號輸入控制電路、有效信號存儲(chǔ)電路，輸出驅(qū)動(dòng)及指示電路。

　　U3A~U3D4個(gè)與非門是搶答信號輸入控制門，只有U4B輸出高電平，即G=1時(shí)，搶答信號才能通過這些控制門。

　　有效信號存儲(chǔ)電路是通過UIA～UIB8個(gè)與非門構(gòu)成的4個(gè)基本RS觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。搶答開始前，主持人需按一下復(fù)位按鈕Ks，4個(gè)基本RS觸發(fā)器被復(fù)位.Q1~Q4輸出為零。同時(shí)，按一下復(fù)位按鈕Ks時(shí)，由U4A和U4B組成的基本RS觸發(fā)器被置1，即U4B輸出高電平，Qs=l，U3A～U3D這4個(gè)控制門打開。若無選手按下?lián)尨鸢粹o，即K1～K4都未閉合時(shí)，由于Rl～R44個(gè)下拉電阻的作用，控制門U3A～U3D均“見0出1”，輸出高電平.4個(gè)用來存儲(chǔ)搶答信號的基本RS觸發(fā)器處于保持狀態(tài).Q1～Q4仍輸出零;U4B輸出高電平使反相器U6B輸出低電平，使DS發(fā)光，以示已準(zhǔn)備好，可以搶答。

　　當(dāng)某一選手按下K1~K4中的任一按鈕時(shí)，這一搶答信號通過控制門，使相應(yīng)的基本RS觸發(fā)器置1.相對應(yīng)的反相器輸出低電平，該路的LED發(fā)光以示搶答成功。例如，當(dāng)選手按下K2時(shí)，UID輸出高電平，Q2=1，U6D輸出低電平.D2發(fā)光，表示選手2搶答成功。同時(shí)，這一搶答又使或非門U5A輸出低電平而使U3C和U3D組成的基本RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使Qs=0。其結(jié)果是，4個(gè)控制門被封鎖，Kl～K4暫不起作用，使整個(gè)電路保持在最先按鍵者搶答成功的狀態(tài)，蜂鳴器發(fā)聲以示有人搶答成功。如需恢復(fù)等待搶答狀態(tài)，主持人按一下復(fù)位按鈕Ks，搶答器即復(fù)位，可再次進(jìn)行搶答。

　　U6A~U6F是反相驅(qū)動(dòng)器，用以推動(dòng)LED;Q1的作用是驅(qū)動(dòng)蜂鳴器B1;R6～Rll和R12是限流電阻。

　　二、安裝與調(diào)試電路

　　可安裝在萬能電路板上，最好不要用面包板插接。選擇較大的萬能板擺放元件時(shí)要注意整齊和走線方便，最好在正面走線，反面焊接。

　　為了提高電路制作的成功率，可以把線路制作成印刷電路板。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)要注意，元件間留有適當(dāng)?shù)木嚯x，如能在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留外接按鈕及指示燈插座的位置，則此電路即為一個(gè)實(shí)用的搶答器，可在智力測驗(yàn)中使用。右上圖為主持人外接電路的連接圖，右下圖為選手2外接電路的連接圖。

　　電路中的與非門采用的是內(nèi)部有4個(gè)與非門單元的CMOS集成電路4011，或非門用4002，驅(qū)動(dòng)電路采用的是具有反相功能的4069.蜂鳴器應(yīng)用額定電壓為3V的直流蜂鳴器。此電路的調(diào)試極為簡單，焊接好，檢查無誤后，只需加上正確的電源電壓即可實(shí)現(xiàn)搶答功能。由于電路采用的是4000系列的CMOS集成電路，電路的電壓使用范圍較廣(3~18V).但一般加5V左右的電壓為好，調(diào)試注意選取LED和蜂鳴器限流電阻的參數(shù)，使LED的亮度和蜂鳴器的響度適中。一般，應(yīng)使LED的電流為5mA～10mA，蜂鳴器的電流為20mA～30mA。