（重庆交通大学信息科学与工程学院，重庆400074）
摘要：抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。而抢答器电路设计也作为各高校电子信息类专业同学的模电实践课题之一。但在对电路要求和主要芯片74LS148的探究时，发现74LS148优先编码器在抢答时并不能实现公平的问题，因而用所学的数字电路逻辑设计知识，对此提出了改进方法。
关键词：四路抢答器;74LS148;抢答公平性
引言
课题要求以74LS148为主要芯片之一，来设计四路智力竞赛抢答器，具有抢答、编码、译码、数字显示的功能。
本文中四路抢答器的设计用仿真软件Proteus完成原理图的设计和电路仿真，在此基础上对电路进行改进，可实现抢答公平性。
1、四路抢答器设计原理
1.1总电路框图
1.2抢答器原理图
1.3电路设计及原理说明[1]
当主持人控制总开关置于“清零端”时，RS触发器的R端均为“0”，4个触发器输Q全部为零，使74LS48的BI=0数码管显示全灭;同时74LS148的选通输入端ST=0，使之处于工作状态，但此时锁存电路不工作。
当主持人将总开关置于“开始”端时，优先编码器和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待信号输入端输入信号。当有选手按下抢答开关时，比如“S1”被按下，74LS148的输出Y2Y1Y0=001，经RS锁存后，BI=1,74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=A2A1A0=001,显示器显示“1”。
2.主要芯片说明
2.1优先编码器74LS148[2]
工作原理：该编码器有8个信号输入端，且优先级比从I7到I0依次降低，3个二进制码输出段。此外，还设置了输入使能端EI，输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS。
当EI=0时，编码器工作；当EI=1时，3个输出均为高电平，且EO,GS也为高电平。因此，148输出输入都是低电平有效。
可根据设计的要求和优先编码器的真值表来写出写出相应的逻辑表达式。
2.2锁存器74LS279
H:高电平L:低电平
Q0=建立稳态输入条件之前的Q电平
详情请参考74LS279的真值表
74LS279就是4R-S触发器，每片上有四路R-S触发器。每路R-S触发器有R和S两个输入和一个输出端Q。
当S输入低电平（0）时，输出Q为低电平（0）；
当S输入高电平（1）时，如果R输入低电平（0），则Q为高电平（1）；
当S输入高电平（1）时，如果R输入低电平（1），则Q保持不变。
2.3译码器74LS48和LED数码显示器
译码器可以将相应的数字翻译为8位2进制代码，正好连接数码管的8个引脚，来产生相应的数字图形。
因为译码器74LS48输出高电平有效，所以采用共阴极接法。
3.电路仿真图以及实现公平性
3.1关于优先编码器74LS148的问题及解决
根据148设计原理，几个输入端口同时有信号，优先级别高的输入信号得到处理并编码。当两个及其两个以上的选手同时按下抢答键时，导致抢答不公平。
解决思路：当两个信号同时输入时，可通过两输入与非门使得信号全为“1”，即数码管显示为“0”，此时主持人再次按下总开关清除，让之前的两位选手再次按键抢答，这次同时抢答的几率会更小。同理，四位选手同时抢答，采用四输入与非门，与或门即可。
3.2仿真图
根据逻辑分析148中的EI=S+Y1
S是总开关
Y1=ABC+ABD+ACD+BCD
4.结论与思考
为了选手抢答公平性，将与非门、与或门应用于74LS148的输入端前级，先对信号进行同时性判断，再输入到148输入端，即可解决该问题。
抢答环节，其实质性作用是完成选手抢答情况的唯一性编码，也可以用其他原件代替，如：四输入D触发器、普通编码器。
参考文献
[1]徐雯娟、张开洪、李伟、郑博仁、李星星.《电子技术实践》[R].四路抢答器P31
[2]阎石.《数字电子技术基础》（第六版）[M].高等教育出版社.2014.P155
作者简介：尚高阳，男，汉族，现就读于重庆市交通大学电子信息类。