简单的与非门抢答器电路设计

简单的与非门抢答器电路设计

　　抢答器一般有多个抢答输入端和一个复位端，当某一抢答输入端有信号输入，则显示这一路的抢答成功。抢答成功后的瞬间能封锁住每一个抢答输入端，使后面的抢答器信号不能进入抢答器，一直到复位控制信号有效，才能解除封锁，进行下一次抢答。

　　抢答器电路的种类很多，本设计是一种电路结构功能非常清晰的电路。电路中只用到与门、或门等基本单元电路、基本RS触发器。

　　一、电路结构及工作原理

　　如下图所示，整个电路可分为信号输入控制电路、有效信号存储电路，输出驱动及指示电路。

　　U3A~U3D4个与非门是抢答信号输入控制门，只有U4B输出高电平，即G=1时，抢答信号才能通过这些控制门。

　　有效信号存储电路是通过UIA～UIB8个与非门构成的4个基本RS触发器来实现。抢答开始前，主持人需按一下复位按钮Ks，4个基本RS触发器被复位.Q1~Q4输出为零。同时，按一下复位按钮Ks时，由U4A和U4B组成的基本RS触发器被置1，即U4B输出高电平，Qs=l，U3A～U3D这4个控制门打开。若无选手按下抢答按钮，即K1～K4都未闭合时，由于Rl～R44个下拉电阻的作用，控制门U3A～U3D均“见0出1”，输出高电平.4个用来存储抢答信号的基本RS触发器处于保持状态.Q1～Q4仍输出零;U4B输出高电平使反相器U6B输出低电平，使DS发光，以示已准备好，可以抢答。

　　当某一选手按下K1~K4中的任一按钮时，这一抢答信号通过控制门，使相应的基本RS触发器置1.相对应的反相器输出低电平，该路的LED发光以示抢答成功。例如，当选手按下K2时，UID输出高电平，Q2=1，U6D输出低电平.D2发光，表示选手2抢答成功。同时，这一抢答又使或非门U5A输出低电平而使U3C和U3D组成的基本RS触发器翻转，使Qs=0。其结果是，4个控制门被封锁，Kl～K4暂不起作用，使整个电路保持在最先按键者抢答成功的状态，蜂鸣器发声以示有人抢答成功。如需恢复等待抢答状态，主持人按一下复位按钮Ks，抢答器即复位，可再次进行抢答。

　　U6A~U6F是反相驱动器，用以推动LED;Q1的作用是驱动蜂鸣器B1;R6～Rll和R12是限流电阻。

　　二、安装与调试电路

　　可安装在万能电路板上，最好不要用面包板插接。选择较大的万能板摆放元件时要注意整齐和走线方便，最好在正面走线，反面焊接。

　　为了提高电路制作的成功率，可以把线路制作成印刷电路板。在设计印刷电路板时要注意，元件间留有适当的距离，如能在设计时预留外接按钮及指示灯插座的位置，则此电路即为一个实用的抢答器，可在智力测验中使用。右上图为主持人外接电路的连接图，右下图为选手2外接电路的连接图。

　　电路中的与非门采用的是内部有4个与非门单元的CMOS集成电路4011，或非门用4002，驱动电路采用的是具有反相功能的4069.蜂鸣器应用额定电压为3V的直流蜂鸣器。此电路的调试极为简单，焊接好，检查无误后，只需加上正确的电源电压即可实现抢答功能。由于电路采用的是4000系列的CMOS集成电路，电路的电压使用范围较广(3~18V).但一般加5V左右的电压为好，调试注意选取LED和蜂鸣器限流电阻的参数，使LED的亮度和蜂鸣器的响度适中。一般，应使LED的电流为5mA～10mA，蜂鸣器的电流为20mA～30mA。