- 設計一個數字式競賽搶答器,可以判斷第一輪搶答者,并具備計分功能。
- 搶答器可以容納4組參賽者同時搶答,每組設置1個按鈕供搶答者使用。設置搶答器使能信號,當此信號有效時,若參賽者按下搶答開關,則搶答器能判斷出第一搶答者并指示該組搶答成功,其他組參賽者的搶答者的搶答開關不起作用。若提前搶答,則對相應的參賽者發出報警。
- 系統具有清零功能。當清零復位信號有效時,搶答器對前一輪搶答的第一搶答者判斷結果進行清零,恢復為初始狀態。
- 數字式競賽搶答器還具有計分功能。如果搶答成功的參賽者滿足得分條件,則增加相應的分數,答錯不扣分。
(二)系統設計方案根據系統設計要求可知,系統由4個主要的電路模塊組成,分別是第一判斷電路、計分電路、20s倒計時電路和顯示電路。


其中,第一判斷電路主要完成最快搶答者的判斷功能;計分電路存儲每組競賽者的分數;顯示電路則顯示搶答器的狀態和各組的分數。因此,數字式競賽搶答器的輸入信號包括復位信號CLR、搶答器使能信號EN_KEY_IN、4組參賽者的搶答按鈕A_1/B_2/C_3/D_4以及加分信號ADD_1,加5分使能信號ADD_5_EN;輸出信號包括4組參賽者搶答狀態的顯示LEDx(x表示參賽者編號)及其對應的得分SCOREX、搶答器搶答成功的組別顯示,最先搶答組顯示FIRST[3..0],提前搶答組顯示FALSE[3..0],輪流輸出各組號以及分數OUT_1,OUT_2,OUT_3等。系統框圖如圖所示:
1. 搶答器的工作流程如下:如果參賽者在搶答器使能信號EN有效前按下搶答按鈕,報警信號FALSE[3..0]的對應位輸出高電平,以示警告;當EN信號有效時,搶答器開始工作,將報警信號FALSE清零,A、B、C、D,4個搶答者誰先按下搶答按鈕,則搶答成功,對應的顯示燈LEDx亮起,并通過顯示電路模塊顯示其參賽編FIRST[3..0];搶答成功的選手進入答題階段,如正確回答問題,則加分信號ADD有效,計分模塊給相應的參賽組加分,每個參賽組得分的個位、十位、百位分別通過信號OUT_BCD1[3..0]、OUT_BCD2[3..0]、OUT_BCD3[3..0]、顯示。
如果復位信號CLR有效,使得搶答器在下一輪搶答前,其搶答成功的組別判斷恢復為始狀態,以便重新開始新一輪搶答。復位信號不改變競賽者的現有得分。
2.流程圖:(三)主要模塊設計1.0 第一判斷電路第一判斷電路模塊具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能,其電路框圖如圖所示。
其中,CLR為復位信號,當該信號高電平有效時,電路無論處于何種狀態都恢復為初始狀態即所有的輸出信號都為0;EN為搶答使能信號,該信號高電平有效;A、B、C、D為搶答按鈕,高電平有效。

當使能信號EN為低電平時,如果有參賽者按下搶答按鈕,則提前搶答報警信號FALSE[3.0]的對應位輸出高電平,以示警告;當使能信號EN為高電平時,首先將提前搶答報警信號FALSE [3.0]復位清零,然后根據選手按下搶答按鈕A、B、C、D的先后順廳選擇最先搶答的信號,其對應的搶答狀態顯示信號LEDA~LEDD輸出高電平,搶答成功組別編號由信號Q[3..0]輸出,并鎖存搶答器此時的 狀態,直到清零信號有效為止。在每一輪新的搶答之前,都要使用復位清零信號CLR,清除上一輪搶答對判斷電路留下的使用痕跡,使電路恢復初始狀態。
1.1 第一判斷電路波形仿真圖
2.0 計分電路 其中加分信號ADD_1高電平有效,有效時對組別選擇信號CHOS[3..0]選擇的參數組進行加分;組別選擇輸入信號CHOS[3..0]即第一判斷電路模塊的輸出信號Q [3.0]。輸出信號分別對應4組競賽者的得分,以百分制表示。每組分數在比賽開始時預設為100分,每答對1題(即加分選擇信號對相應參賽組有效)加1分,答錯不扣分。得分的各位、十位、百位表示為寬為4的邏輯矢量,使之方便與顯示電路級聯,從而輸出比賽得分。