俞 輝 蘇玉香

（浙江海洋學(xué)院 船舶與海洋工程學(xué)院，浙江 舟山316000）

0 引言

傳統(tǒng)的搶答器大多使用一些基本的數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)， 其體積大、布線繁瑣、制作麻煩、成本高等缺點(diǎn)。 而且搶答器沒有倒計時顯示電路，無法設(shè)定搶答時間，只能單純實(shí)現(xiàn)搶答作用。不過隨著各類競賽節(jié)目的不斷雄起，搶答器這種必備的設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入了飛速發(fā)展的時期。

本文設(shè)計的智能搶答器，是一種基于單片機(jī)的帶有數(shù)碼顯示的搶答器。當(dāng)有搶答信號產(chǎn)生時，他會對該信號進(jìn)行分析，判別出哪些是有效的哪些是無效的，然后把有效信號顯示在數(shù)碼顯示屏上，保證了搶答過程的有效性。同時該搶答器還具備有計時、報警等功能。這種智能化的搶答器保證了搶答公平性。

單片機(jī)是一種強(qiáng)大的集成電路芯片。 具有只讀存儲器ROM、數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、 多種I/O 口和中斷系統(tǒng)、 隨機(jī)存儲器RAM、定時器/計數(shù)器等功能。 它具有小巧、成本低廉、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。 單片機(jī)為搶答器注入了一股全新的血液，推動了搶答器快速的發(fā)展，使其更智能和化數(shù)字化。

1 16 路搶答器

1.1 傳統(tǒng)16 路搶答器組成及工作原理

傳統(tǒng) 16 路搶答器， 原理圖如圖1 所示， 由 2 個 74ls148，4 個74ls192， 4 個4511 譯碼器，可計時，可調(diào)時間的搶答器。

圖1 搶答器原理圖

接通電源后，當(dāng)按下“開始”鍵，左側(cè)的555 振蕩電路會發(fā)出脈沖波，控制計數(shù)電路的倒計時，通過調(diào)整B17-B18 鍵，計時時間可以在0-99 內(nèi)調(diào)整。

搶答電路由2 塊74LS148 組成， 通過與門電路的適當(dāng)?shù)倪B接，可以實(shí)現(xiàn)B1-B16 這幾個鍵的編號顯示。 同時搶答電路和計時電路之間的4511 譯碼器也具有連接，搶答按鈕按下后，計時電路的譯碼器也會收到信號，停止計時。 當(dāng)按下復(fù)位鍵時，計時電路的74ls192 的PL 端轉(zhuǎn)低電平，計時清零，為下一次搶答做準(zhǔn)備。

2 16 路帶數(shù)碼顯示的搶答器介紹

主持人按下控制開關(guān)后，控制電路會產(chǎn)生有效信號，分別輸入到優(yōu)先編碼電路和定時電路。 定時電路和優(yōu)先編碼電路開始工作。 在搶答電路中，當(dāng)有搶答按鈕按下的時候，優(yōu)先編碼電路接收到有效信號，選擇最早的有效信號傳遞給鎖存器，鎖存器進(jìn)行鎖存，譯碼電路對有效信號進(jìn)行分析，顯示搶答選手的號碼。 同時定時電路這邊會開始倒計時，秒脈沖電路會產(chǎn)生脈沖信號，通過譯碼電路和顯示電路顯示搶答時間。 當(dāng)定時電路接收到來自搶答電路的有效信號時，定時電路停止工作，倒計時停止。 搶答器框圖如圖2 所示。

圖2 搶答器框圖

工作的流程：通電后，在4 位一體的數(shù)碼顯示管的后兩位會顯示搶答時間，可以通過按鍵B18 和按鍵B19 對搶答時間進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的時間范圍為0 到99。 當(dāng)按下按鍵B20 時，時間會開始倒計時，可以通過按鍵B1-B16 向AT89C51 單片機(jī)發(fā)射有效信號，單片機(jī)接收到信號以后會對信號進(jìn)行處理，優(yōu)先選擇最早接收到的信號，然后通過P3

口輸出高低不同的信號，使4 位一體數(shù)碼管顯示選手的編號。 并通過控制定時電路停止數(shù)碼管的倒計時顯示。 一輪搶答就此結(jié)束，如果想進(jìn)行第二輪只需要按下B17 鍵即可實(shí)現(xiàn)電路的復(fù)位。

3 基于單片機(jī)的16 路帶數(shù)碼顯示的搶答器

本文設(shè)計的搶答器由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。當(dāng)有輸入信號時，系統(tǒng)會對信號進(jìn)行優(yōu)先編碼，然后鎖存，最后通過譯碼電路將信號輸出在數(shù)碼顯示器上，同時發(fā)出提示音，以上是主體電路。接下來是擴(kuò)展電路，擴(kuò)展電路主要實(shí)現(xiàn)計時功能，通過定時電路，接著通過譯碼電路將脈沖信號顯示在數(shù)碼顯示器上。

接通電源，主持人未按下“開始”按鈕，選手禁止搶答，數(shù)碼顯示屏上顯示搶答的時間，但不進(jìn)行倒計時。 通過“加一”和“減一”按鈕可以調(diào)節(jié)搶答器的搶答時間。 當(dāng)主持人按下“開始”按鈕后，揚(yáng)聲器發(fā)出提示音，倒計時開始，選手進(jìn)行搶答。 當(dāng)有選手按下?lián)尨鸢粹o的時候，系統(tǒng)會優(yōu)先判斷、鎖存搶答者號碼、顯示搶答者號碼、揚(yáng)聲器提示，同時計時器停止計時。如果在規(guī)定時間內(nèi)沒人搶答，當(dāng)計時器歸零時，揚(yáng)聲器也發(fā)出提示音，表明本輪搶答結(jié)束。開始另外一輪搶答時，主持人需重新按下“復(fù)位”鍵和“開始”鍵。

搶答結(jié)果如圖3 所示，表示在倒計時還有18 秒的時候，8 號搶答者搶答成功。

圖3 搶答界面圖

實(shí)物搶答結(jié)果如圖4 所示，在倒計時還剩14 秒的時候，6 號搶答者成功搶答。

4 結(jié)論

圖4 實(shí)物搶答界面圖

為解決傳統(tǒng)搶答器功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，本文提出了一種新型多功能帶數(shù)碼顯示的搶答器。該搶答器由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路功能，當(dāng)有輸入信號時，系統(tǒng)會對信號進(jìn)行優(yōu)先編碼，然后鎖存，最后通過譯碼電路將信號輸出在數(shù)碼顯示器上，同時發(fā)出提示音。擴(kuò)展電路主要實(shí)現(xiàn)計時功能，通過定時電路，接著通過譯碼電路將脈沖信號顯示在數(shù)碼顯示器上。 該新型搶答器價格便宜，功能齊全，可以運(yùn)用于很多中小型娛樂場合。

［1］謝道平.基于Proteus 仿真的單片機(jī)多功能智能搶答器的設(shè)計[J].長春大學(xué)學(xué)報，2011(10).

［2］鄒顯圣.基于單片機(jī)控制的智能搶答器研究[J].電子設(shè)計工程，2011(13).

［3］朱斌.利用單片機(jī)制作簡易的 8 路搶答器及仿真[J].科技信息，2011(01).

［4］寧志剛,黃智偉，等.八位數(shù)顯搶答器課程設(shè)計方法研討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009(01).

［5］Varatkar, Girish Vishnu.Energy-efficient and error-tolerant digital design[D].University of Illinois at Urbana-Champaign,2008.

［6］Garone, Eugene A.Making connections： Building artistic insight for digital design[D].Teachers College, Columbia University,2010.