能实现显示及加减选手分数智力抢答器.docx

能实现显示和加减选手分数的智力抢答器

目录

1. 选题目的
2. 实验任务
3. 实验方案
4. 附录：原实验方案失败原因浅析以及经验总结

一．选题目的：

智力抢答比赛在电视节目和日常的生活娱乐中非常流行，在进行智力抢答题比赛时，最基本的要求就是能够分清选手答题的顺序，使主持人和观众能够了解哪位选手最先获得了答题权，并且有选手抢答后，其他选手再抢答将无效。为了准确直观地判断第一位抢答者，需要有数显管，发光二极管等设备来显示。同时，在选手答完题后，主持人可以根据选手答题正确与否来加减选手的得分，因此需要额外的数显管来显示选手的得分，以及主持人实现加分和减分的按钮。

二．实验任务：

(1)设计可以容纳四名选手参赛的四路抢答器。分别给他们编号为 “1” “2”“3” “4”，每名选手各用一个抢答按钮，编号与参赛者的号码一一对应；每位选手有相应编号的显发光二极管，最先抢答的选手灯亮，其他选手按键相应的发光二极管不再亮；此外还有主持人用于重新开始抢答的复位按钮，给选手分数置零的按钮，以及分别给选手加分和减分的按钮。

（2）抢答器具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将整个系统复位并给所有选手初始分数清零后，若选手按抢答开关，则相应的指示灯亮，数码管显示选手的编号，此时电路自锁，是其他选手的抢答无效。

（3）抢答器对选手的抢答动作有很强的分辨能力，即使他们的动作只相差几毫秒，也能分辨出抢答者的先后顺序。数码管不显示后动作的选手的编号。

（4）当抢答结束，选手答完题，主持人可以根据选手的答题情况加减选手得分，分别用不同的按钮实现。

（5) 当一个回合结束，主持人可用复位按钮重新开始第二回合的抢答，数显管和发光二极管将熄灭，直到有人抢答；

（6）当整个比赛开始和结束时用于记分的数显管用清零按钮清零。

三．实验方案

基于CC4042的抢答器电路
（1）智力抢答器的原理结构图如图一所示；

图 一

本实验方案采用按钮操纵的锁存器，该锁存器中一旦某一个得到置位信号同时要让其他锁存器锁零，则其他选手按钮操作是小，编码器和译码器和数码管显示锁存器中已抢先的选手编号。一旦锁存器中有选手争得抢答权，相应的发光二极管发光，使支持人和观众能够了解已有选手抢得答题资格。复位，清零，加分和减分按钮是主持人操作的按钮。
本装置设计任务的关键是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存起来，在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，使其他组的抢答信号无效。用cc4042锁存器来实现这一功能。它由4个独立的D触发器构成，可以分别存入4个信号，根据抢答要求，一旦某选手优先获得抢答权后，要剥夺其他选手的答题机会，因此一旦有一个Q等于1，则其他的D输入无效。最先抢的答题权的选手确定后，其他选手再抢答无效。

图二为4D锁存器4042功能与管脚图以及连接原理图；其输出接4071的输入端；

图 二

（2）编码电路所用芯片4071，功能与管脚图如图三。与选手的编号1,2,3,4对应；

图 三

设Q0，Q1，Q2，Q3为4042的输出，其输出应为A=Q2+Q0，B=Q1+Q2；C=Q3;D=0;
当一号选手按钮，输出为CBA=001;当二号选手按钮，输出为CBA=010;当三号选手按钮，输出为CBA=011，当四号选手按钮，输出为CBA=100，实现二进制编码。

（3） 译码器显示电路以及4511芯片管脚与连接图；其输入接4071的输出端，4071对输入的二进制编码译码并通过数显管显示；

图 四

（4） 加减分数由4510实现，芯片管脚图五如下；CD4510 为可预置BCD 可逆计数器，该器件主要由四位具有同步时钟的D 型触发器（具有选通结构，提供T 型触发器功能）构成。具有可预置数、加减计数器和多片级联使用等功能。CD4510 具有复位CR，置数控制LD、并行数据D0～D3、加减控制U/ D 、时钟CP 和进位CI 等输入。CR 为高电平时，计数器清零。当LD 为高电平时，D0～D3 上的数据置入计数器中，CI 控制计数器的计数操作，CI ＝0 时，允许计数。此时，若U/ D为高电平，在CP 时钟上升沿计数器加1 计数；反之，在CP 时钟上升沿减1 计数。

图 五

（5）连接好后总的电路图如图六所示；

图 六

四.原实验方案失败原因浅析以及经验总结
（1）原实验方案如下图所示

在主持人未按下开始按钮时，如果选手答题，则上方4042工作红灯亮，如果主持人开始之后，选手答题，则下方4042工作，绿灯亮。失败原因有可能是经过了一个与门和非门，按钮按下的瞬时电压变化丢失了，无法传到4042内部。