基于74LSll2JK触发器的抢答器设计

摘要：根据JK触发器在每个时钟脉冲作用时间内，其状态只变化一次，而且不同引脚都可以使触发器状态发生改变的特性，给出了用JK触发器来设计抢答器的设计方法及仿真，同时给出了用74LSll2JK触发器设计抢答器的最优设计方法及思路。
关键字：JK触发器；抢答器；清零；屏蔽

O 引言
    抢答器是利用触发器实现主持人开关清零、抢答者抢答及屏蔽未抢答成功者的一种仪器，它通过抢答者的指示灯显示并指示出第一抢答者。故可广泛应用于各种智力抢答比赛中。本文以74LSll2触发器设计三人抢答器为例，给出了其设计方法。

1 设计要求
    根据一般抢答器的现场使用情况，本抢答器应符合以下要求：
    (1)应设计一个主持人开关和三人抢答开关；
    (2)按下主持人开关，个人指示灯灭，并解除对抢答人的封锁，这要求电路中的主持人开关可以使电路恢复到初始状态；
    (3)按下个人开关，自身的指示灯亮，同时封锁其他人的抢答；这要求电路具有记忆功能及屏蔽功能。
    本设计采用的74LSll2是双下降沿J-K触发器，其功能表如表1所列。

2 设计方案
    抢答器设计具有多种方案，下面给出的几种方案的设计电路：
    第一种方案是利用清零，抢答者的起始端接GND。抢答成功者比别人领先按下开关时，J由0变为1，Q变为高电平，变为低电平，并通过与非门封锁其他人的抢答开关。其电路如图1所示。

    第二种方案是利用端使触发器置1而有效清零，指示灯接在端。抢答前，抢答开关接在高电平上，抢答成功者比别人抢先接下开关，其将接于低电平，K端由0变为1，对应指示灯变亮，同时屏蔽其他抢答者。其电路如图2所示。

    第三种方案是利用端清零，抢答前，抢答者开关接地，抢答成功者，将领先将开关接到高电平，并提供给JK触发器一个下降沿，在J、K同为1的情况下，触发器状态翻转，指示灯变亮，同时屏蔽其他抢答者开关。其电路如图3所示。

    第四种方案的清零原理与上述几种方案相同。抢答前，抢答者开关接地，抢答成功者先于别人将开关接于高电平，然后指示灯变亮。该方案的原理电路如图4所示。

    第五种方案是利用使触发器置1清零，抢答者利用抢答，抢答原理不再赘述。其电路如图5所示。

    在上述方案中，74LS74是双D触发器，只要将74LSll2的J、K端同时接至高电平，即可利用以上五种方案中的方案三、四、五来设计一种简单的抢答器。

3 设计方法
    只要明白触发器的原理，就可利用触发器设计智力抢答器，从而一步步实现要实现的功能。
3．1 清零功能的实现
    实现清零功能的关键是主持人开关的设计。JK触发器中有两个端口可以不受Cp控制，可直接控制输出(即、端)，考虑到主持人开关一般都是由指示灯亮到指示灯灭，因此，对应不同的清零方法，应将指示灯接到不同的输出端(Q、端）。如果利用清零，则应该将指示灯接到Q，反之，则应该将指示灯开关接到端，不用的、应该接高电平。但应注意：、不能同时为O，否则，开关应该用能自复原的开关。
3．2 抢答功能的实现
    JK触发器的指示灯可以由、、Cp、J、K等五个端口分别控制输出指示灯的亮与灭，所以，可以用五种方法实现抢答功能，但一定要考虑到、端不可同时为1的情况，另外，不同的方法也具有不一样的Cp输入频率要求。
3．3 抢答失败的屏蔽
    要实现屏蔽抢答未成功者的功能，可以利用的逻辑电路有与门、或门、与非门、或非门四种，选择门电路后，对应不同的门电路，可以选择接输入端，其方法(以与非门为例)是：与非门要求在所有输入都为1的情况下输出为0，故应将起始是1的输出端接到与非门的输入端，然后确定起始开关此时是从高电平接到低电平还是从低电平接到高电平。一般情况下，为了防止外界对整体电路的影响，抢答时通常是将开关从低电平接到高电平，最后，反推选择的接到门电路的JK输出端是否符合要求即可。本文所述各种方案的利弊比较如表2所列。

所以，综合所有因素，可以确定方案三为最佳方案。

4 结束语
    JK触发器控制清零端的端口包括2种方案，而实现抢答功能的方案有5种，实现屏蔽其他人的开关包括4种方案。它们各有利弊，只要明白
JK触发器的原理，然后根据要实现的功能，就可以设计出抢答方案。最后，再综合考虑各方案的利弊，从而设计出最佳方案。另外，由于D触发器是JK触发器接到一起就可以实现，因此，本文所介绍的方案三、四、五也适用于D触发器。