四组智力竞赛抢答器电路设计

一、工作原理
按下复位space键，与电源接通得到高电平，同时加到4个D触发器的CD端，使得4个触发器的 端输出高电平，四个发光二极管熄灭，4输入与非门U7B输出低电平，U8A被封锁，蜂鸣器不响。
由于U1A、U1B、U2A、U2B的 端均为高电平，U1A、U2B的 分别加到4输入与非门U3A的2脚和4脚， U1B、U2A的 端经D1、D2（D1、D2、R10、VDD组成与门电路）加到U3A的5脚， 将U3A打开，由函数信号发生器XFG1产生的5KHZ的信号经反向后加到U1A、U1B、U2A、U2B的时钟端，此时U1A、U1B、U2A、U2B具备时钟条件。若先按下A键，与电源接通得到高电平，加到U1A的D端，此时 端输出低电平，“LED1”发光，同时U1A 端输出的低电平分两路：一路加到U7B的9脚，使U7B输出高电平，加到U8A上，将U8A打开，函数信号发生器XFG2产生1KHZ的信号经U8A、U5A两次反向，加到蜂鸣器上，使蜂鸣器发出声音。另一路加到4输入与非门U3A的2脚，使U3A输出高电平，同时加到U1A、U1B、U2A、U2B的时钟端，此时U1A、U1B、U2A、U2B不具备时钟条件，若再按下其他任何键时，抢答均无效，抢答器被锁定。如要进行下一轮抢答，必须先按下复位spa ce键即可。
三、设计依据
　4013BD为双D上升沿触发器集成电路，其真值表如下：

/SD	/RD	CP	D	Q	/Q
0	1	X	X	1	0
1	0	X	X	0	1
1	1	↑	0	0	1
1	1	↑	1	1	0
1	1	0	X	Q	/Q

逻辑表达式：Qn+1 =D CP为↑

　4011BD为双输入四与非门，逻辑表达式：Y= /（AB），其真值表如下：

A	B	Y
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

4012BD四输入双与非门集成电路，逻辑表达式：Y= /（ABCD），其真值表如下：

A	B	C	D	Y1
0	0	0	0	1
0	0	0	1	1
0	0	1	0	1
0	0	1	1	1
0	1	0	0	1
0	1	0	1	1
0	1	1	0	1
0	1	1	1	1
1	0	0	0	1
1	0	0	1	1
1	0	1	0	1
1	0	1	1	1
1	1	0	0	1
1	1	0	1	1
1	1	1	0	1
1	1	1	1	0

三、电路原理图

四、验证功能
1、逻辑功能表的A、B、C、D、E点输出波形

五、总结
　　在此设计中，采用XFG1产生5KHZ的振荡信号通过U3A作为U1A、U1B、U2AU2B（4013BD）的时钟信号，使4013BD具备上升沿触发脉冲，利用按键被按下，得到高电平加到D触发器的D端，使得D触发器翻转，将其 输出的低电平作为控制信号，控制U3A的打开与关闭，从而控制D触发器的时钟脉冲有无，达到控制D触发器的打开与锁死状态，实现“抢答”的目的。
通过本次电路的设计，使我加深了对数字电路的理解与应用，并利用EWB软件查看各点输出波形，巩固了课本上所学的知识，真正实现了学以致用的目的。