德州学院物理系 王 静

在智力竞赛活动中经常要用到抢答器。一般的设计任务是：几组参赛选手、主持人各有一个按钮。在主持人宣布可以抢答后，若某一参赛者的手指先触及抢答按钮，该选手对应的指示灯亮，同时蜂鸣器响。主持人可用清零按钮将抢答结果变为0状态，直至再次有人使用抢答按钮为止。一般大都采用D触发器来实现，有些也用锁存器实现。但是在设计上或多或少都存在一些缺陷。

1.问题的提出

目前，常见的抢答器设计方案主要有以下几种：用基本逻辑门设计的，用D触发器设计的和用D锁存器设计。

图1 基本逻辑电路

图1所示为基本逻辑门抢答器电路。抢答开始前，Gl、G2、G3、G4四个与非门输出l，经过G5、G6、G7、G8四个反相器输出0，所以L1、L2、L3、L4四个小灯不亮。开始抢答，若K1先按下，则G1的四个输人信号全为l，所以G1输出0，经过G5反相器后输出1，L1灯亮。同时，G1的输出信号0送到G2、G3、G4的输人端，使这三个门可靠的截止，即使其他选手按下按钮，相应的小灯也不会亮，抢答成功。图2为用D触发器设计的抢答器。抢答前，持人用清零按钮使QlQ2Q3Q4=0000，所以4个发光二极管不亮。而Q 为1，经过与门G1后使DlD2D3D4均为1。若K1按下抢答按钮时，即时钟CP1上升沿到来，Dl触发器工作，Q1n+1=D1=1，抢答成功。而Ql的反为0，再经过与门Gl后送到4个触发器的输入端，使D1D2D3D4均为0，即使其他选手按下按钮，相应的发光二极管也不会亮，抢答成功。图3用7475型四位双稳态锁存器实现。抢答前，由于Q1Q2Q3Q4输出都是0，所以它们的反都为1，G2输出1；同时，主持人按下开关K输人一高电平，从而使Gl输出1，7475进人工作状态。……