1．数字抢答器总体方框图
如图1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清除状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置?quot;开始状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。
图1数字抢答器框图
2．单元电路设计
(1) 抢答器电路
参考电路如图２所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关s置于清除端时，rs触发器的 端均为０，４个触发器输出置０，使74ls148的 ＝０，使之处于工作状态。当开关s置于开始时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下s5），74ls148的输出 经rs锁存后，1q=1, =1,74ls48处于工作状态，４q３q２q=101,经译码显示为５。此外，1ｑ＝１，使74ls148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74ls148的 此时由于仍为１ｑ＝１，使 ＝１，所以74ls148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将ｓ开关重新置?quot;清除然后再进行下一轮抢答。74ls148为８线－３线优先编码器，表1为其功能表。
图２ 数字抢答器电路
表１ 74ls148的功能真值表
(2)定时电路
图3 可预置时间的定时电路
由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74ls192进行设计，具体电路如图3所示。
（3）报警电路
由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（ri＋2r2）c］，其输出信号经三极管推动扬声器。pr为控制信号，当pr为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。
图4 报警电路
（4）时序控制电路
时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
①主持人将控制开关拨到开始位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。
②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。
③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。
图 5 时序控制电路
根据上面的功能要求以及图2，设计的时序控制电路如图5所示。图中，门g1 的作用是控制时钟信号cp的放行与禁止，门g2的作用是控制74ls148的输人使能端 。图4的工作原理是：主持人控制开关从清除位置拨到开始位置时，来自于图2中的74ls279的输出 1q=0，经g3反相， a＝1，则时钟信号cp能够加到74ls192的cpd时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则定时到信号为 1，门g2的输出 =0，使 74ls148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1q＝1，经 g3反相， a＝0，封锁 cp信号，定时器处于保持工作状态；同时，门g2的输出 =1，74ls148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。当定时时间到时，则定时到信号为0， =1，74ls148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时， 门g1处于关门状态，封锁 cp信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。集成单稳触发器74ls121用于控制报警电路及发声的时间，其工作原理请读者自行分析。