多人抢答器电路时序电路设计与制作 第6页
4.3.2工作原理：
某个开关，如S1先按下，输入D1=1，使Q1=1，发出抢答信号，同时LED1亮（模拟实际电路中的彩灯或电铃发声的控制开关），起到了显示的功能，让其他人和主持人都清楚知道是哪个先抢到，并且同时其他抢答器都已经处于封锁的状态，都不能工作，其他LED显示灯都不能，避免了有两个灯同时亮的情况出现。而七段数码显示管是显示译码器主要由译码器和驱动器两部分组成，通常这两者都集成在一块芯片中。显示译码器的输入一般为二—十进制代码，其输出的信号用以去驱动显示器件，显示出十进制数字来，由七段发光二极管组成的数码显示器的外形，利用字段的不同组合可分别显示出0~9十个数字。与它对比起来，优点是显示方便，制作简单。缺点是，所需二极管和电阻比较多。
4.4时序电路组成的抢答器总原理图：
图4.4 时序电路总电路图
5时序电路的抢答器和组合电路的抢答器方案比较
5.1简易抢答器设计方案的电路与说明
5.1.1逻辑要求：
用基本门电路构成简易型四人抢答器。A、B、C、D为抢答操作开关。任何一个人先将某一开关按下且保持闭合状态，则与其对应的发光二极管（指示灯）被点亮，表示此人抢答成功；而紧随其后的其他开关再被按下，与其对应的发光二极管则不亮。
5.1.2电路组成：
电路如图5.1 所示，电路中标出的74LS20为双四输入端与非门，74LS05为辣非门。
简易抢答器设计与制作：方案一
图5.1简易抢答器方案一 方案二
图5.2简易抢答器方案二
5.1.3 基本工作原理
在简易抢答器方案一中，4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为A，B，C，D。此回路由基本时序电路组成，抢答开始之后，若有选手按下抢答按钮，例如选手A按了之后，a处接通了，此时电路为高电平1，经过74LS20与非门电路处理之后，变成了低电平0，再通过74LSO5的辣非门处理之后，又变成了高电平1，此时LED就会形成通路，就会发出报警信号，起到了抢答的作用。其他选手如果按下按钮也类似。在方案二中，基本工作原理也一样，4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为A，B，C，D。此回路由基本时序电路组成，抢答开始之后，若有选手按下抢答按钮，例如选手A按了之后，a处接通了，此时电路为高电平1，经过74LS20与非门电路处理之后，变成了低电平0，此时LED就会形成通路，就会发出报警信号，起到了抢答的作用，此时电路中少了一个74LS05门电路接到图中，更为简便了。
5.1.4步骤与要求
（1）检测IC
用数字集成电路测试仪测试IC的好坏。如果IC上的字迹模糊，型号显示不清楚，通过自动扫描检测的方式可以检测其型号。
（2）连接线路
① 熟悉电路板。电路可以连接在自制的PCB（印刷电路板）上，也可以焊接在万能板上，或通过“面包板”插接。无论采用哪种电路板，在连接电路之前，都必须首先对电路板的结构、特点有足够的认识。尤其是第一次使用“面包板“的读者，必须事先掌握它的使用方法。
② 熟悉器件。如果将IC芯片正面朝上，开口朝前，则IC引脚编号按逆时针方向排列，左前方第1个引脚的编号为1。数字电路中IC的电源往往不在电路中标出，一般情况下，左下方最后一个引脚为电源“－”，编号最大的引脚（右前方第一个引脚）为电源“＋”。在使用中，必须正确识别IC的引脚。
③ 按正确方法插好IC芯片，参照图2.1连接线路。
④ 通电前要认真检查线路。注意：IC芯片电源的正、负端连接是否正确；电源连线是否反接；电路板各管脚或焊点之间是否短路。待检查无误后方可通电。
（3）操作与调试
① 通电后，分别按下A、B、C、D各键，观察对应指示灯是否点亮。
② 当其中某一指示灯点亮时，再按其他键，观察其他指示灯的变化
（1）方案中采用了两种不同信号的数字集成电路，其中，74LS20可以实现4个输入信号与非的逻辑关系，称为四输入与非门。由于内部包含两个完全相同的电路，故称为双四输入与非门。74LS05可以实现非逻辑关系，称为非门，也称为反相器。其内部包含6个非门，故称为辣非门。集成逻辑门电路具有结构简单、体积小、重量轻、容易实现等特点。
（2）电路中对逻辑事件的是与否用电路的电平高低来表示。表示逻辑事件的这种电信号只有高、低电平两种状态，故称为开关信号。为简单起见，用“1”和“0”两个符号表示高、低电平。如用“1”表示高电平，“0”表示低电平则称为正逻辑电路，反之称为负逻辑电路。在数字电路中，如采用实训中使用的称为TTL的集成器件，高电平一般在4.3～5V之间，低电平在0～0.7V之间。
（3）当输入/输出开关信号的频率很低时，我们可以用万用表或逻辑笔来测量电路中的逻辑关系，分析电路。若输入/输出开关信号频率较高，可用示波器或逻辑分析仪测试并记录信号的波形，再根据波形图分析某一信号的变化规律及在任一时刻各信号间的逻辑关系。本实训电路中的输入信号为手动开关信号，频率很低，所以我们用逻辑笔或万用来测试输入与输出信号之间的逻辑关系，并可用表2.1直观地表示出来。
（4）有了上面的基本知识，我们可以分析电路的工作过程。初始状态（无开关按下）a、b、c、d端均为低电平，各与非门的输出端为高电平，反相器的输出则都为低电平（小于0.7V），因此全部发光二极管不亮。当某一开关被按下后（如开关A被按下），则与其连接的与非门的输入端变为高电平，这样该与非门的所有输入端均为高电平，根据与非关系，输出端则为低电平，反相器输出为高电平，从而点亮发光二极管。由于该与非门输出端与其他3个与非门的输入端相连，它输出的低电平文持其他3个与非门输出高电平。因此其他发光二极管都不亮
5.2由触发器构成的改进型抢答器
电路如图5.3所示。与简单抢答器比较，改进型抢答器电路减少了一个输入端，而在每一个输入端增加了两个与非门（图中的G4门～ G9门），该电路作为抢答信号的接收、保持和输出的基本电路。S为手动清零控制开关，S1～ S3为抢答按钮开关。
该电路具有如下功能：
（1）开关S作为总清零及允许抢答控制开关（可由主持人控制），当开关S被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答。输入抢答信号由抢答按钮开关S1～ S3实现。
（2）若有抢答信号输入（开关S1～ S3中的任何一个开关被按下）时，与之对应的指示灯被点亮。此时再按其他任何一个抢答开关均无效，指示灯仍“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。
电路中，6个二输入与非门采用两个74LS00，3个三输入与非门采用两个74LS20
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