智力竞赛抢答电路设计_无线彩色电脑抢答器有线电脑抢答器无线抢答答题器知识竞赛专用软件

赵明富梁云杰杨国合

工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。本文介绍的八路数显抢
答器具有电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点, 经使用效果良好, 具有较高的推广价值。　电路设计
该电路由直流稳压电源、抢答器、超时报警与电子计分四部分组成。其中直流稳压电源电路由变压
器T、桥式整流器、三端稳压器7812、7805 组成, 分别输出12V 和5V 的直流电压。抢答器电路主要由各
路的抢答器按键、开关二极管、晶闸管、发光二极管及共用的VT1、VT2 两个三极管和扬声器B1 组成。
超时报警电路由RP、C5 充电回路、非门4069、音乐集成电路KD2152G 和扬声器B2 组成。电子计分电
路由六个按键(个、十、百、千位计分键、减分键、复零键)、可预置加减计数器CC4029、BCD27 段锁存译
码驱动器CC4543 及七段数码管组成。其中CC4029 各管脚功能如下:
PE——预置计数允许端, 高电平时预置数, 预置数可由 P0～ P3 输入; 低电平时不预置数, P0～ P3
接地。CI——计数禁止端, 高电平不计数, 低电平计数。CLK——计数脉冲输入端(上升沿有效)。B——二、十进制转换端, 高电平时为二进制、低电平时为十进制。UD?——加减转换端, 高电平时为加
计数, 低电平时为减计数。Q0～Q3 数码输出端。CO ——进位输出端。
CC4543 各管脚功能如下:LD——锁定控制端, 高电平时可变换显示数字, 低电平时数字能锁定不
变。B I——消隐控制端, 高电平时消隐(显示屏不显示), 低电平正常显示。PH——显示方式控制端, 接低
电平时输出信号高电平, 用共阴极数码管; 接高电平时输出信号低电平, 用共阳极数码管。a～g——七段
译码输出端。　抢答原理
当主持人宣布完抢答问题后, 闭合开关S0, 各路即可开始抢答。当各组都没有抢答意识时, 虽然晶
闸管VS 的阳极处于高电平、阴极处于低电平, 但控制极与阴极间无正向电压, 晶闸管无法导通,LED
指示灯不亮, 扬声器B1 不响。当第二组抢答时, 按下对应的按键S2, 使VS2 控制极处于高电平, 晶闸管S2 瞬间导通,LED2 发光, 电路接通后电流信号经VT1、VT2 放大后送至扬声器B1, 扬声器发出“嘟”
的响声, 表示第2 组抢答成功。电路一经导通, 晶闸管的阴极电位VZ2 稳定在5V 左右, 此时其它组按下按键再抢答, 根据抢答电路特点, 可知晶闸管的阴极、控制极电位基本相等, 该组所对应的电路无法接
通, 抢答无效。第二组抢答成功后, 断开S0, 使抢答电路复位, 并为下一步回答问题的计时报警电路作好
准备, 该组可以就问题做出回答。S0,RP、C5 组成的定时电路已经接通, 时间 Σ= RP·C5 已预先设置。
若允许回答问题的时间是 90s, 则在 60s 时音乐电路接通即C5、RP 的定时时间为 60s, 此时扬声器B2
响起, 表示回答问题的时间还剩下30s,B2 响30s 后自动停止、警告回答必须强行终止。此时工作人员断
开S0 使超时报警电路复位, 为下一轮的抢答计时做准备。
3　电子记分
某组回答问题结束后, 主持人做出正确与错误的判断, 并宣布所加减的分数值, 根据计分值的多少
按相应的按键。加分值小于10 时按个位计分键, 在10～ 100 分之间按十位计分键, 100 分以上按百位计
分键, 1000 分以上按千位计分键。减分时只要同时按住计、减分键即可。记分电路可实现自动进位。在
按个、十、百、千位键时, 分别给 IC9～ IC12 的CLK 端一个上升沿脉冲, 通过计数器CC4029 编码后在
Q0～Q3 端输出相应的“8421”编码, 作为BCD27 段锁存译码器CC4543 的输入,CC4543 把“8421”编码
译成对应于数码管的七字段信号, 驱动数码管 IC1～ IC4 显示出相应的十进制数码。

4　电路调试
T 选用220V15V、5W 的变压器。VD9～VD12 选用1N4007 型二极管。LED1～LED8 选用Υ5mm
高亮度发光二极管。VD1～VD8 选用1N4148 型开关二极管。VS1～VS8 选用1A600V 的单向晶闸管。
CC4029 编码后在Q0～Q3 端输出相应的“8421”编码, 作为BCD27 段锁存译码驱动器CC4543 的输入,
CC4543 把“8421”二、十进制代码译成对应于数码管的七字段信号, 驱动数码管 IC1～ IC4 显示出相应
的十进制数码。
VZ1、VZ2 选用5V、12W 的稳压二极管。RP 选用200K 的电位器。S0～S14 选用轻触型按钮。IC1
～ IC4 为共阴极数码管, IC5～ IC8 为BCD27 段锁存译码驱动器, IC9～ IC12 为可预置数的可逆计数器,
IC16 为KD2152G 音乐集成电路。
开关S0 闭合, 此时发光二极管LED1～LED8 均不应亮(先不按S1～S8), 由C5、RP 组成的定时器
开始定时, 达到一定时间后扬声器B2 响起, 调节可调电阻RP 使音乐电路从计时到开始响的时间离允
许回答问题的时间还有 30s, 30s 即为音乐片KD2152G 的响声持续时间, 响声停止表示停止回答问题。
当RP 的阻值为60K、120K、180K 时, 相应的定时时间分别为60+ 30s、120+ 30s、180+ 30s, 可由主持人
根据问题的难易程度来选定。
接下来调节抢答部分, 按下任一路按键(S1～ S8), 相应的发光二极管应亮, 以指明抢答组别, 同时
也可听到扬声器B1 发出声响, 表明抢答成功。若发光二极管不亮、扬声器无声音应注意发光二极管是
否接反, 对应的晶闸管是否导通。
接好的电子计分电路数码管应有显示, 按下复位按钮S14, 各位数值应归零, 分别按个、十、百、千对
应的按键, 其对应位上的数字应该能够实现加分。同时按减分键和各位的按键, 相应位上的数字应该能
够实现减分功能。若数码管显示不正确, 应检查数码管是否正常, 集成电路各管脚接线是否正确, 各个连
线连接是否正确。
此外, 电子记分电路还可单独用于蓝球、排球、乒乓球等体育比赛项目的记分器。因此, 该抢答器具
有广泛地推广使用价值。