• 設計要求
  

• 方案論述
  

方案：對于仿真，我們是將整個系統分為三個主要模塊：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，并設置一個系統清零和搶答控制開關S5，該開關由主持人控制。

II．搶答器具有數據鎖存功能，并將鎖存數據用發光二極管指示燈顯示出來，同時蜂鳴器發出間歇式聲響，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S5作為清零及搶答控制開關（有主持人控制），當開關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。

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

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．能完成定時器復位，啟動，暫停/繼續計數。

VIII．能完成對每個選手搶答次數的記錄，并可復位。

• 系統軟件仿真
  

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觸發器、與非門及脈沖觸發電路等組成。。其中S1，S2，S3、S4為搶答人按鈕，S5為主持人復位。74LS175為四D觸發器。

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段數碼管顯示數值為0.

②當 主持人宣布“搶答開始”后，答題者立即按下搶答開關，產生輸入信號，電路就可以工作了。例如，S1開關被按下，輸入為D4D2D1=001，輸出Q4Q2Q1=D3D2D1（7段數碼管的輸入，且D4=＝0）＝001，數碼管顯示為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，故除按下復位鍵之外不論什么按鍵都將不會發生電路狀態的變化，即輸入鎖存，實現了搶答功能。

③若要清除，當主持人按下S5復位鍵完成，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同步十進制計數器、7段數碼管、時鐘脈沖以及相應邏輯門（3個或非門、與門、非門）構成。

電路測試：

①無人搶答時，預置輸入控制端輸入為0，復位輸入端為1，異步預置，十位片DCBA＝0011，個位片 DCBA＝0000，數碼館管顯示30。

②答題者搶答時，開關接通，個位片工作模式為減計數，在數碼管顯示，當執行到輸出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，十位片減計數一次，相應數碼管數值減1，也即每當個位片的數碼管從9—0時，十位片才做一次減計數。這樣就實現了30秒倒計時。

③當數碼館顯示00時或者答題者回答正確加分后，主持人按下復位鍵S5，74LS192的預置輸入端為0，復位輸入端為1，可實現異步置數，數碼管顯示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段數碼管組成。

電路測試：

①無人搶答時，數碼管全部顯示為0，LED熄滅狀態。

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

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

四、系統硬件實現