• 設(shè)計要求
  

• 方案論述
  

方案：對于仿真，我們是將整個系統(tǒng)分為三個主要模塊：搶答鑒別模塊AIM；搶答計時模塊ATM；搶答計分模塊ASM。整個系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示。三個模塊，選手搶答，然后倒計時開始，答完主持人加分（答對）。

I．本搶答器最多可提供4名參賽選手使用，編號為1~4號，各隊分別用一個按鈕（S1~S4）控制，并設(shè)置一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān)S5，該開關(guān)由主持人控制。

II．搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存數(shù)據(jù)用發(fā)光二極管指示燈顯示出來，同時蜂鳴器發(fā)出間歇式聲響，主持人清零后，聲音提示停止。

III.搶答先后的分辨率為1ms。

IV.開關(guān)S5作為清零及搶答控制開關(guān)（有主持人控制），當開關(guān)S5被按下時，搶答電路清零，松開后則允許搶答，輸入搶答信號由搶答按鈕的S1~S4實現(xiàn)。

V.有搶答信號輸入時，有數(shù)碼管顯示出相應(yīng)組別的號碼。此時再按其他任何一個搶答開關(guān)均無效，指示燈依舊保持第一個開關(guān)按下時所對應(yīng)的狀態(tài)不變。

VI.能完成由主持人控制的30秒倒計時，有搶答信號輸入后計時器開始倒計時。

VII．能完成定時器復(fù)位，啟動，暫停/繼續(xù)計數(shù)。

VIII．能完成對每個選手搶答次數(shù)的記錄，并可復(fù)位。

• 系統(tǒng)軟件仿真
  

仿真電路組成:

(1)完整電路：

(2)搶答電路：

電路組成：

該電路由四個D觸發(fā)器、與非門及脈沖觸發(fā)電路等組成。。其中S1，S2，S3、S4為搶答人按鈕，S5為主持人復(fù)位。74LS175為四D觸發(fā)器。

電路測試：

①無人搶答時，S1～S2均未被按下，1D～4D均為低電平，Q1～Q2為低電平，7段數(shù)碼管顯示數(shù)值為0.

②當 主持人宣布“搶答開始”后，答題者立即按下?lián)尨痖_關(guān)，產(chǎn)生輸入信號，電路就可以工作了。例如，S1開關(guān)被按下，輸入為D4D2D1=001，輸出Q4Q2Q1=D3D2D1（7段數(shù)碼管的輸入，且D4=＝0）＝001，數(shù)碼管顯示為1。Q4非Q2非Q1非和時鐘脈沖通過一個與門形成上升沿信號作為74LS175的CLK端的輸入，因為74LS175是下降沿觸發(fā)，故除按下復(fù)位鍵之外不論什么按鍵都將不會發(fā)生電路狀態(tài)的變化，即輸入鎖存，實現(xiàn)了搶答功能。

③若要清除，當主持人按下S5復(fù)位鍵完成，為下一次搶答做好準備。

(3)搶答計時模塊：

電路組成：由兩片74LS192同步十進制計數(shù)器、7段數(shù)碼管、時鐘脈沖以及相應(yīng)邏輯門（3個或非門、與門、非門）構(gòu)成。

電路測試：

①無人搶答時，預(yù)置輸入控制端輸入為0，復(fù)位輸入端為1，異步預(yù)置，十位片DCBA＝0011，個位片 DCBA＝0000，數(shù)碼館管顯示30。

②答題者搶答時，開關(guān)接通，個位片工作模式為減計數(shù)，在數(shù)碼管顯示，當執(zhí)行到輸出QDQCQBQA＝0000時，此時由于個位片的借位輸出端BO與十位片的DOWN相連，十位片減計數(shù)一次，相應(yīng)數(shù)碼管數(shù)值減1，也即每當個位片的數(shù)碼管從9—0時，十位片才做一次減計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了30秒倒計時。

③當數(shù)碼館顯示00時或者答題者回答正確加分后，主持人按下復(fù)位鍵S5，74LS192的預(yù)置輸入端為0，復(fù)位輸入端為1，可實現(xiàn)異步置數(shù)，數(shù)碼管顯示30，為下一輪的搶答做準備。

(4)計分模塊：

電路組成：

由四片74LS160、4個反相器、4個LED燈，4個7段數(shù)碼管組成。

電路測試：

①無人搶答時，數(shù)碼管全部顯示為0，LED熄滅狀態(tài)。

②搶答成功后并且在規(guī)定時間答對后，主持人按下S6加分鍵，通過74LS138譯碼器實現(xiàn)片選，選中的數(shù)碼管工作模式為計數(shù)，此時對應(yīng)的選手的數(shù)碼管的值就會顯示加1。

③主持人按下復(fù)位鍵S5的時候，因為74LS160的工作模式是保持不變，所以計分的數(shù)保持不變。

四、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)