摘要：介绍了四路抢答器电路的设计方法，采用四个按键作为选手的输入信号，利用JK触发器74LS76对选手的按键信号进行锁存，第一个按键选手的LED指示灯发光。电路中设置清零按键，主持人按下此键，优先抢答选手的指示灯熄灭，系统清零，重新开始下轮抢答。

关键词：抢答器电路;JK触发器应用

一.方案设计

四路抢答器由按键输入、按键清零、控制电路、输出显示四大模块组成，系统框图如图1所示。其中按键输入模块采用四个点动按键实现，按键清零模块采用一个点动按键实现，控制电路模块采用JK触发器74LS76实现，输出显示模块采用发光二极管实现。

二.电路分析

1.电路组成

四路抢答器电路原理图如图2所示，S1～S4作为选手抢答按键开关，S5为系统清零按键开关;D1～D4分别作为S1～S4对应的发光二极管指示灯;74HC20是四输入与非门电路，实现对JK输入端的控制;74LS76是集成JK触发器电路，是电路控制核心。

2.按键输入

由于JK触发器的CLK端是下降沿触发，电路设计时应该考虑低电平有效。因此电路由电阻与按键开关组成，输出信号从电阻、按键开关连接处引出，接到JK触发器的CLK端。电阻上端接电源VCC，按键开关下端接地。当选手不按开关时，按键开关断开，CLK信号是VCC，高电平‘1’;当选手按下开关时，按键开关闭合，CLK信号是地，低电平‘0’。

3.控制电路

按下S5按键开关，执行74LS76芯片的清零功能，输出端Q为低电平‘0’，D1、D2、D3、D4发光二极管不发光。同时，反相输出端为高电平‘1’，加在74LS20四输入与非门U1A的输入端，6脚输出为低电平‘0’，74LS20四输入与非门U1B的输入端9脚与6脚相连，其他输入端接VCC，8脚输出高电平‘1’，即四路JK触发器的J、K端接在一起，同时为‘1’，为抢答做好准备。74LS76是集成JK触发器电路，是电路控制核心，真值表如下：

假设先按下S1按键开关，U2A触发器的CLK端得到下降沿，由于此时J、K端同时为高电平‘1’，JK触发器的输出端15脚电平的状态由低电平‘0’变为高电平‘1’，D1发光二极管亮，同时，JK触发器的反向输出端14脚电平状态变为低电平‘0’，74LS20集成与非门U1A的6脚输出为高电平 ‘1’，U1B的8脚输出为低电平‘0’，即四路JK触发器的J、K端同时为‘0’，即使按下其他按键开关，输出端也保持不变。

同理，按下其他按鍵开关，分析过程同上。

三.系统测试

1.测试仪器：数字式万用表、直流稳压电源;

2.测试方法：将直流稳压电源电压调至5V，为系统供电。按下S5开关，D1～D4发光二极管不发光。之后按下S1开关，D1发光二极管发光，按下其余按键开关，对应的发光二极管不发光。按下S5开关，D1发光二极管灭。同理S2～S4测试方法同上。

3.测试出现问题及解决方法：

⑴按下清零开关S5后发光二极管一直亮不灭，检测清零开关与芯片的清零端CD连接是否正确。

⑵选手按下开关时发光二极管亮，其他选手按下开关发光二极管也亮，没有锁存功能。检测四输入与非门74HC20工作是否正常。

⑶JK触发器74LS76、四输入与非门74HC20芯片供电采用直流5V，电源端与接地端不能接反。

四.总结

四路抢答器是以JK触发器74LS76为设计核心的数字电子技术电路的应用，具有简单可靠、性价比高的特点，可应用于知识竞赛、文体娱乐等活动中，具有准确性、公正性、直观性。可以更好地促进参赛选手的竞争意识，让选手体验赛场的压力感。

参考文献：

[1]康华光，电子技术基础数字部分，高等教育出版社，2014.1

作者简介：陈龙（1980--），男，天津滨海职业学院，讲师，主要研究电子技术及应用。本科，毕业于天津职业技术师范大学。