多功能电子竞赛抢答装置的制作方法

专利名称:多功能电子竞赛抢答装置的制作方法
本实用新型涉及一种声光显示的信号控制装置，特别是供人们进行知识竞赛时用的一种电子抢答装置。
目前国内杂志刊登过的和市场流行的抢答装置大致有三种类型普通式、数码显示式、遥控式。它们的共同特点是有锁定功能及声光显示。普通式的光显示是安装在机面上的小电珠或发光管，它只能供主持人观察，例如浙江永嘉电子仪表厂生产的和《电子报》83年16期介绍的等。此类型结构简单，造价低。数码显示式(见《电子世界》87年第2期)弥补了普通式不足，它采用小电珠拼成的七段大数码显示，供抢答者及观众观察。但由于数码显示具有方向性，因此也难以满足全部观众观察。遥控式省去了抢答者的开关连线，此装置使用较方便，但造价较高，且稳定性也受到一定局限(浙江温州教学仪器厂生产此机)。
总之，上述抢答器共同不足之处是没有消除抢答过程中抢先问题的功能；没有抢答路数扩展功能；没有提供较简便的公开灯光显示。
本实用新型的任务是提供一种使用方便的多功能电子竞赛抢答装置。特别是要使这种装置能消除抢答者抢答时抢先问题，提供简便的公开灯光显示和有抢答组数扩展功能的装置。
本实用新型的任务是以如下方式完成的电路采用数字逻辑门为核心组成，主要分为抢答开关，定时锁定，声光显示三大部分。抢答开关设有若干路，每路控制一组抢答对象。工作时，在定时锁定部分解锁情况下，当某组抢答按动本抢答按钮时，此信号即通过一串联电容、门电路输出，分别加到定时锁定部分、声光显示部分和其余各路抢答开关部分。并反锁到本路输入端维持此信号。其余各路抢答开关在此信号作用下即锁定，以实现每次抢答绝对只有一路抢答开关起作用的目的。定时锁定部分主要由单稳态延时电路和RS触发器组成，延时长短由电位器控制。工作时，在没有开答前，RS触发器锁住各路抢答开关。开答时，主持人按动定时按钮，单稳电路和RS触发器翻转，各路抢答开关解锁，同时单稳延时开始。此时间内若有某抢答者抢答，主持人根据声光信号看清抢答对象后，按动锁定按钮，其电路即翻转恢复原状。如果某组抢答者按住抢答按钮在主持人表示开答按动其定时按钮之前，由于抢答开关一串联电容的充电作用，既是解锁后也无作用，必须放起本按钮，间断到电容放电后再按动按钮才有作用。这样，就消除了抢答者抢先问题。声光显示部分的音响部分有一个音响声源的音频振荡器，和一个断续报时的断续信号发生器。工作时，当某一抢答者抢答信号输入，音频振荡器起振，通过功率放大器送至喇叭发声。如在抢答时间内，无人抢答，抢答时间到时，定时锁定部分单稳电路翻转，输出信号，并通过断续信号发生器产生断续信号进入音频振荡器，使喇叭发出断续叫声，以示抢答时间到。如果本装置作为竞赛计时用，断续信号发生器通过旋钮校准作为秒信号发生器，单稳态定时信号通过一反相器输入。当竞赛开始，主持人按动定时按纽，喇叭即发出一秒一叫的声音，时间到即停。光显示控制部分由或门编码电路和继电器为主组成，显示灯采用市电(220V)，灯泡用代码方式显示。显示代码可用习惯顺序代码或“8421”恒权代码。工作时，某路抢答信号或定时、报时信号通过或门编码电路，启动对应的继电器，接通显示灯电源。显示灯用不同的颜色或不同的方位安装在机壳上或主持台的周围。例如六路抢答装置用三只不同颜色的灯器可显示出七种状态，分别可作为六路抢答显示和定、报时显示；若用“8421”码，可用三只灯分别显示数码“1”、“2”、“4”，取它们一个数或几个数之和即将到“1”～“7”共七个数码。
本装置还没有向外输入控制信号和受外来信号控制电路。用两部此装置抢答器，一部为主机，一部为付机。把其对外输出端分别对接到另一机对外输入端。付机关闭其定时锁定电路，主机维持其原应有功能。付机受主机控制，而又能输出信号控制主机，两机触为一体。这样就得到了两机之和的抢答路数，实现了其抢答路数扩展功能。
本实用新型由于采用了上述方案，因此它具有如下特点第一，能消除抢答过程中抢答者抢先问题，即主持人按动按钮以示开答时，若此时某组提前按住其抢答按钮或以快速点按其按钮都将无作用，同时不影响其它组的正常抢答。第二，光显示方法科学简捷，抢答者及观众都能清楚地观察和区别哪路抢答显示信号和开答，到时显示信号。第三，有定时、报时、计时功能及其声光显示。
实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
附图为六路抢答装置实例电路图。
抢答开关部分由图中反相器〔F1〕～〔F6〕、与非门〔F7〕～〔F12〕，二管管式门〔H1〕～〔H6〕，抢答按钮〔K1〕～〔K6〕、电容〔C1〕～〔C6〕、电阻〔R1〕～〔R24〕组成。其中按纽开关〔K1〕～〔K6〕由抢答者操作。
定时锁定部分由图中与非门〔F13〕～〔F19〕、与门〔F29〕、〔F30〕、反相器〔F32〕、电容〔C7〕、〔C8〕、电阻〔R26〕～〔R35〕、三极管〔BG3〕、发光管〔D2〕、二极管〔D1〕，电位器〔W1〕、定时按钮〔K7〕、锁定按钮〔K8〕、开关〔K9〕、〔K10〕、三蕊插座〔Z〕组成。其中单稳态延时电路由与非门〔F13〕、〔F14〕、电容〔C7〕、〔C8〕、电位器〔W1〕等组成；RS触发器由与非门〔F15〕、〔F16〕组成。
音响部分由图中与非门〔F20〕～〔F22〕、与门〔F28〕反相器〔F23〕～〔F27〕、二极管或门〔H7〕、电容〔C9〕～〔C11〕、电阻〔R36〕～〔R40〕、电位器〔W2〕、三极管〔BG1〕、〔BG2〕、扬声器〔Y〕组成。其中断续信号发生器由与非门〔F22〕、反相器〔F23〕、〔F24〕、电容〔C9〕、电阻〔R36〕、电位器〔W2〕组成；音频振荡由与非门〔F21〕、反相器〔F26〕、〔F27〕、电容〔C10〕、电阻〔R28〕组成。
灯光显示部分由图中与门〔F31〕、二极管或门〔H8〕～〔H10〕、三极管〔BG4〕～〔BG6〕、继电器〔J1〕～〔J3〕、电阻〔R41〕～〔R49〕、二极管〔D3〕～〔D5〕组成。继电器触头为常开型，其接市电(220V)显示灯泡图中未画出。
〔VDD〕为正电源。
工作过程如下参照图，开关〔K10〕在闭合位置上，调节电位器〔W1〕至需要的定时时间。在未开答之前，与非门〔F15〕输出端为低电位，与非门〔F14〕输出高电位，通过与非门〔F17〕送至与门〔F29〕，使〔F29〕输出低电位。此低电位加到各路二极管或门〔H1〕～〔H6〕，使与非门〔F7〕～〔F12〕自锁，各路抢答按钮〔K1〕～〔K6〕此时将无作用。当主持人表示开答，按动定时按钮〔K7〕，单稳电路及RS触发器翻转，与非门〔F15〕输出高电位，与非门〔F14〕输低电位，与门〔F29〕输出也随着翻转成高电位，与非门〔F7〕～〔F12〕解锁。同时与门〔F31〕在与非门〔F14〕输出低电位作用下输出低电位，通过二极管或门〔H8〕～〔H10〕使继电器〔J1〕～〔J3〕闭合，三只显示灯泡亮，以示开答。此时之后，将有三种状况其一，若某组按动其抢答按钮，设抢答按钮〔K1〕动作，正电压通过电容〔C1〕进入与非门〔F7〕，〔F7〕输出低电位通过反相器〔F1〕反馈回其输入端，使其输出得到维持。此低电位通过其余各路二极管或门〔H2〕～〔H6〕，使其与非门〔F8〕～〔F12〕自锁；此低电位通过二极管或门〔H7〕，一方面通过与非门〔F19〕、〔F18〕进入单稳电路，使单稳翻转，与非门〔F14〕输出高电位，通过与门〔F31〕，继电器〔J1〕～〔J3〕释放，三只显示灯熄；另一方面通过与非门〔F20〕导通音频振荡器使其起振，扬声器〔Y〕发声；此低电位通过二极管或门〔H8〕，使继电器〔J1〕吸合，此只显示灯亮，(注实际此显示灯原来就亮着，因为熄灭信号和亮灯信号都几乎是同时到达，为了便于论述，用此说法)以示此组抢答。当主持人看清抢答对象后，按动锁定钮〔K8〕，RS触发器翻转，与非门〔F15〕输出低电位，通过与非门〔F18〕、〔F17〕、与门〔F29〕二极管或门〔H1〕，使与非门〔F7〕输出翻转为高电位，于是完成了一次抢答。其二，设抢答按钮〔K1〕在此之前闭合或以一定速度开闭交替，闭合时正电压加在电容〔C1〕上，由于与非门〔F7〕被锁住，反相器〔F1〕输出低电位向电容〔C1〕充电，使电容〔C1〕负极电位由高变低。开答后，二极管或门〔H1〕正极端虽翻转为高电位，但由于电容〔C1〕负极呈低电位，与非门〔F7〕任处于截止状态。此时若抢答按钮〔K1〕断开，电容〔C1〕通过电阻〔R1〕放电，当放电还未使其恢复到一定程度时，若按钮〔K1〕又闭合，这时电容〔C1〕负极电位虽有升高，但达不到导通与非门〔F7〕的阀值电压。由此，抢答者抢先按其按钮或抢先快速点按其按钮都将无作用。电容〔C1〕通过电阻〔R1〕从〔VDD〕放电至 1/2 VDD最佳时间为0.4～0.8秒。其三，在开答时间内无人抢答时，单稳延时电容充电至与非门〔F14〕阀值电压时，单稳电路翻转，与非门〔F14〕输出高电位，通过与门〔F28〕使断续信号发生器起振。此信号一方面送至音频振荡器，使音频振荡器间歇振荡，喇叭发出断续叫声；另一方面送至与门〔F31〕，使继电器间断动作，显示灯泡亮暗交替。此之后主持人按动锁定按钮〔K8〕，与非门〔F15〕翻转为低电位，通过与门〔F28〕，使间断信号发生器停振，喇叭、显示灯随着停显。
两机合并作为扩展路数用时，参照图，两机的三蕊插座〔Z〕用三蕊插头互相连接，其接地端相接，其余的两个端交叉接，作为主机的开关〔K10〕闭合，作为付机的开关〔K10〕断开，定时锁定部分工作由主机担任。而付机单稳电路输出通过反相器〔F32〕，使与非门〔F17〕输出固定在高电位上，因此与门〔F29〕〔F30〕不受本机定时锁定部控制。开答前，主机的锁定信号通过与门〔F30〕进入付机，使付机的与门〔F29〕输出低电位，锁定其各路抢答开关。开答后，主持人按动主机定时按钮［K7］，使与门［F29］、［F30］输出翻转为高电位，即两机各抢答开关解锁。此时若一机有某路抢答按钮动作时，其抢答信号不但锁住本机其余各抢答开关，而还通过本机与门［F30］进入另一机的与门［F29］，锁住另一机的各路抢答开关。抢答声光显示由主机担任，其它各工作过程与功能与上述相同。
本装置作为竞赛计时用时工作过程如下，参照附图，开关［K10］断开，调节电位器［W2］，使断续信号发生器为秒信号发生器，(即一秒一周期)，调节电位器［W1］至需要的定时时间。竞赛开始时，主持人按动定时按钮［K7］，单稳电路翻转，与非门［F14］输出低电位，继电器［J1］～［J3］闭合，三只显示灯亮，与非门输出信号通过反相器［32］和与门［F28］，使秒信号发生器起振，喇叭即发出一秒一叫声。到时时，单稳电路翻转恢复，三只显示灯熄，喇叭声停。
图中开关［K9］和电容［C8］构成延时扩展电路；三极管［BG3］和发光二极管［D2］组成锁定显示，兼作电源指示。
现以实施例对电子器件作进一步说明图中逻辑门［F1］～［F32］采用CMOS数字集成电路。电阻［R1］～［R6］为200KΩ；［R7］～［R12］、［R25］～［R27］、［R29］～［R31］、［R33］、［R38］、［R44］～［R46］为100KΩ；［R13］～［R24］、［R28］、［R30］、［R32］、［R34］、［R36］、［R37］、［R39］、［R41］～［R43］为10KΩ；［R35］为300Ω；［R40］为1KΩ；〔R47〕～〔R49〕为100Ω。电容〔C1〕～〔C6〕、〔C9〕为4.7μF电解；〔C7〕为47μF电解；〔C8〕为220μF电解；〔C10〕为4700PF；〔C11〕为100μF电解。电位器〔W1〕为510KΩ，〔W2〕为100KΩ。显示灯泡可采用红、黄、绿三色平行安装在机壳上端；也可做成三只灯泡重叠的方柱体形立式安装在机壳上。若用立式安装，可采用“8421”恒权代码数字显示，即方柱形每层四面标出数字，三层分别为“1”、“2”、“4”。例如，显“1”时，为第1组抢答，显“1”和“4”时为第5(1＋4)组抢答，但附图中二极管或门「H8」～「H10」需改接各抢答开关与非门「F7」～「F12」相应的输出端。
此装置采用9至15V电源电压，整机静态功耗小于1W；定时时间5至100秒可调；抢答按纽抢先点按间隔起作用时间约等于0.6秒；喇叭最大输出功率1W。
权利要求
1.一个以逻辑电路为主体、由抢答开关、定时锁定、声光显示三大控制部分组成的电子竞赛抢答装置，其特征是抢答开关控制部分有一个由抢答按纽[K1]、电容[C1]、电阻[R1]组成的充放电电路和与非门[F7]及其一个由反相器[F1]、电阻[R16]组成的抢答信号反馈电路等组成的消抢先问题装置；定时锁定控制部分装有与门[F29]、[F30]组成的接收外部信号和向外输出控制信号的装置；显示灯采用市电(220V)灯泡以代码方式显示。
2.根据权利要求
1所述的电子竞赛抢答装置，其特征在于抢答开关控制部分的电容［C1］通过电阻［R1］从［VDD］放电至 1/2 VDD所要求的最佳时间为0.4秒～0.8秒。
3.根据权利要求
1所述的电子竞赛抢答装置，其特征在于显示灯也可采用不同的颜色灯泡显示。
4.根据权利要求
1或3所述的电子竞赛抢答装置，其特征在于显示灯最好与整机固定为一体。
专利摘要
本实用新型提供了一种多功能智力电子抢答装置。该装置以逻辑门电路为主体，由抢答开关、定时锁定、声光显示等控制电路组成。它有消除抢答时抢先问题的功能，显示灯用市电(220V)不同颜色的彩色灯泡安装在机壳上采用代码显示，并且两机通过对接可并为一机以扩展抢答路数。此装置还有可调定时装置和计时竞赛用的秒信号报时装置。本装置具有功能多，造价低，使用方便。
文档编号A63G33/00GK87204420SQ87204420
公开日1988年2月17日 申请日期1987年7月15日
发明者李凡兴 申请人:李凡兴