專利名稱:多功能電子競(jìng)賽搶答裝置的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種聲光顯示的信號(hào)控制裝置，特別是供人們進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽時(shí)用的一種電子搶答裝置。
目前國(guó)內(nèi)雜志刊登過的和市場(chǎng)流行的搶答裝置大致有三種類型普通式、數(shù)碼顯示式、遙控式。它們的共同特點(diǎn)是有鎖定功能及聲光顯示。普通式的光顯示是安裝在機(jī)面上的小電珠或發(fā)光管，它只能供主持人觀察，例如浙江永嘉電子儀表廠生產(chǎn)的和《電子報(bào)》83年16期介紹的等。此類型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。數(shù)碼顯示式(見《電子世界》87年第2期)彌補(bǔ)了普通式不足，它采用小電珠拼成的七段大數(shù)碼顯示，供搶答者及觀眾觀察。但由于數(shù)碼顯示具有方向性，因此也難以滿足全部觀眾觀察。遙控式省去了搶答者的開關(guān)連線，此裝置使用較方便，但造價(jià)較高，且穩(wěn)定性也受到一定局限(浙江溫州教學(xué)儀器廠生產(chǎn)此機(jī))。
總之，上述搶答器共同不足之處是沒有消除搶答過程中搶先問題的功能；沒有搶答路數(shù)擴(kuò)展功能；沒有提供較簡(jiǎn)便的公開燈光顯示。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種使用方便的多功能電子競(jìng)賽搶答裝置。特別是要使這種裝置能消除搶答者搶答時(shí)搶先問題，提供簡(jiǎn)便的公開燈光顯示和有搶答組數(shù)擴(kuò)展功能的裝置。
本實(shí)用新型的任務(wù)是以如下方式完成的電路采用數(shù)字邏輯門為核心組成，主要分為搶答開關(guān)，定時(shí)鎖定，聲光顯示三大部分。搶答開關(guān)設(shè)有若干路，每路控制一組搶答對(duì)象。工作時(shí)，在定時(shí)鎖定部分解鎖情況下，當(dāng)某組搶答按動(dòng)本搶答按鈕時(shí)，此信號(hào)即通過一串聯(lián)電容、門電路輸出，分別加到定時(shí)鎖定部分、聲光顯示部分和其余各路搶答開關(guān)部分。并反鎖到本路輸入端維持此信號(hào)。其余各路搶答開關(guān)在此信號(hào)作用下即鎖定，以實(shí)現(xiàn)每次搶答絕對(duì)只有一路搶答開關(guān)起作用的目的。定時(shí)鎖定部分主要由單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路和RS觸發(fā)器組成，延時(shí)長(zhǎng)短由電位器控制。工作時(shí)，在沒有開答前，RS觸發(fā)器鎖住各路搶答開關(guān)。開答時(shí)，主持人按動(dòng)定時(shí)按鈕，單穩(wěn)電路和RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，各路搶答開關(guān)解鎖，同時(shí)單穩(wěn)延時(shí)開始。此時(shí)間內(nèi)若有某搶答者搶答，主持人根據(jù)聲光信號(hào)看清搶答對(duì)象后，按動(dòng)鎖定按鈕，其電路即翻轉(zhuǎn)恢復(fù)原狀。如果某組搶答者按住搶答按鈕在主持人表示開答按動(dòng)其定時(shí)按鈕之前，由于搶答開關(guān)一串聯(lián)電容的充電作用，既是解鎖后也無作用，必須放起本按鈕，間斷到電容放電后再按動(dòng)按鈕才有作用。這樣，就消除了搶答者搶先問題。聲光顯示部分的音響部分有一個(gè)音響聲源的音頻振蕩器，和一個(gè)斷續(xù)報(bào)時(shí)的斷續(xù)信號(hào)發(fā)生器。工作時(shí)，當(dāng)某一搶答者搶答信號(hào)輸入，音頻振蕩器起振，通過功率放大器送至喇叭發(fā)聲。如在搶答時(shí)間內(nèi)，無人搶答，搶答時(shí)間到時(shí)，定時(shí)鎖定部分單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，輸出信號(hào)，并通過斷續(xù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生斷續(xù)信號(hào)進(jìn)入音頻振蕩器，使喇叭發(fā)出斷續(xù)叫聲，以示搶答時(shí)間到。如果本裝置作為競(jìng)賽計(jì)時(shí)用，斷續(xù)信號(hào)發(fā)生器通過旋鈕校準(zhǔn)作為秒信號(hào)發(fā)生器，單穩(wěn)態(tài)定時(shí)信號(hào)通過一反相器輸入。當(dāng)競(jìng)賽開始，主持人按動(dòng)定時(shí)按紐，喇叭即發(fā)出一秒一叫的聲音，時(shí)間到即停。光顯示控制部分由或門編碼電路和繼電器為主組成，顯示燈采用市電(220V)，燈泡用代碼方式顯示。顯示代碼可用習(xí)慣順序代碼或“8421”恒權(quán)代碼。工作時(shí)，某路搶答信號(hào)或定時(shí)、報(bào)時(shí)信號(hào)通過或門編碼電路，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的繼電器，接通顯示燈電源。顯示燈用不同的顏色或不同的方位安裝在機(jī)殼上或主持臺(tái)的周圍。例如六路搶答裝置用三只不同顏色的燈器可顯示出七種狀態(tài)，分別可作為六路搶答顯示和定、報(bào)時(shí)顯示；若用“8421”碼，可用三只燈分別顯示數(shù)碼“1”、“2”、“4”，取它們一個(gè)數(shù)或幾個(gè)數(shù)之和即將到“1”～“7”共七個(gè)數(shù)碼。
本裝置還沒有向外輸入控制信號(hào)和受外來信號(hào)控制電路。用兩部此裝置搶答器，一部為主機(jī)，一部為付機(jī)。把其對(duì)外輸出端分別對(duì)接到另一機(jī)對(duì)外輸入端。付機(jī)關(guān)閉其定時(shí)鎖定電路，主機(jī)維持其原應(yīng)有功能。付機(jī)受主機(jī)控制，而又能輸出信號(hào)控制主機(jī)，兩機(jī)觸為一體。這樣就得到了兩機(jī)之和的搶答路數(shù)，實(shí)現(xiàn)了其搶答路數(shù)擴(kuò)展功能。
本實(shí)用新型由于采用了上述方案，因此它具有如下特點(diǎn)第一，能消除搶答過程中搶答者搶先問題，即主持人按動(dòng)按鈕以示開答時(shí)，若此時(shí)某組提前按住其搶答按鈕或以快速點(diǎn)按其按鈕都將無作用，同時(shí)不影響其它組的正常搶答。第二，光顯示方法科學(xué)簡(jiǎn)捷，搶答者及觀眾都能清楚地觀察和區(qū)別哪路搶答顯示信號(hào)和開答，到時(shí)顯示信號(hào)。第三，有定時(shí)、報(bào)時(shí)、計(jì)時(shí)功能及其聲光顯示。
實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。
附圖為六路搶答裝置實(shí)例電路圖。
搶答開關(guān)部分由圖中反相器〔F1〕～〔F6〕、與非門〔F7〕～〔F12〕，二管管式門〔H1〕～〔H6〕，搶答按鈕〔K1〕～〔K6〕、電容〔C1〕～〔C6〕、電阻〔R1〕～〔R24〕組成。其中按紐開關(guān)〔K1〕～〔K6〕由搶答者操作。
定時(shí)鎖定部分由圖中與非門〔F13〕～〔F19〕、與門〔F29〕、〔F30〕、反相器〔F32〕、電容〔C7〕、〔C8〕、電阻〔R26〕～〔R35〕、三極管〔BG3〕、發(fā)光管〔D2〕、二極管〔D1〕，電位器〔W1〕、定時(shí)按鈕〔K7〕、鎖定按鈕〔K8〕、開關(guān)〔K9〕、〔K10〕、三蕊插座〔Z〕組成。其中單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路由與非門〔F13〕、〔F14〕、電容〔C7〕、〔C8〕、電位器〔W1〕等組成；RS觸發(fā)器由與非門〔F15〕、〔F16〕組成。
音響部分由圖中與非門〔F20〕～〔F22〕、與門〔F28〕反相器〔F23〕～〔F27〕、二極管或門〔H7〕、電容〔C9〕～〔C11〕、電阻〔R36〕～〔R40〕、電位器〔W2〕、三極管〔BG1〕、〔BG2〕、揚(yáng)聲器〔Y〕組成。其中斷續(xù)信號(hào)發(fā)生器由與非門〔F22〕、反相器〔F23〕、〔F24〕、電容〔C9〕、電阻〔R36〕、電位器〔W2〕組成；音頻振蕩由與非門〔F21〕、反相器〔F26〕、〔F27〕、電容〔C10〕、電阻〔R28〕組成。
燈光顯示部分由圖中與門〔F31〕、二極管或門〔H8〕～〔H10〕、三極管〔BG4〕～〔BG6〕、繼電器〔J1〕～〔J3〕、電阻〔R41〕～〔R49〕、二極管〔D3〕～〔D5〕組成。繼電器觸頭為常開型，其接市電(220V)顯示燈泡圖中未畫出。
〔VDD〕為正電源。
工作過程如下參照?qǐng)D，開關(guān)〔K10〕在閉合位置上，調(diào)節(jié)電位器〔W1〕至需要的定時(shí)時(shí)間。在未開答之前，與非門〔F15〕輸出端為低電位，與非門〔F14〕輸出高電位，通過與非門〔F17〕送至與門〔F29〕，使〔F29〕輸出低電位。此低電位加到各路二極管或門〔H1〕～〔H6〕，使與非門〔F7〕～〔F12〕自鎖，各路搶答按鈕〔K1〕～〔K6〕此時(shí)將無作用。當(dāng)主持人表示開答，按動(dòng)定時(shí)按鈕〔K7〕，單穩(wěn)電路及RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，與非門〔F15〕輸出高電位，與非門〔F14〕輸?shù)碗娢?，與門〔F29〕輸出也隨著翻轉(zhuǎn)成高電位，與非門〔F7〕～〔F12〕解鎖。同時(shí)與門〔F31〕在與非門〔F14〕輸出低電位作用下輸出低電位，通過二極管或門〔H8〕～〔H10〕使繼電器〔J1〕～〔J3〕閉合，三只顯示燈泡亮，以示開答。此時(shí)之后，將有三種狀況其一，若某組按動(dòng)其搶答按鈕，設(shè)搶答按鈕〔K1〕動(dòng)作，正電壓通過電容〔C1〕進(jìn)入與非門〔F7〕，〔F7〕輸出低電位通過反相器〔F1〕反饋回其輸入端，使其輸出得到維持。此低電位通過其余各路二極管或門〔H2〕～〔H6〕，使其與非門〔F8〕～〔F12〕自鎖；此低電位通過二極管或門〔H7〕，一方面通過與非門〔F19〕、〔F18〕進(jìn)入單穩(wěn)電路，使單穩(wěn)翻轉(zhuǎn)，與非門〔F14〕輸出高電位，通過與門〔F31〕，繼電器〔J1〕～〔J3〕釋放，三只顯示燈熄；另一方面通過與非門〔F20〕導(dǎo)通音頻振蕩器使其起振，揚(yáng)聲器〔Y〕發(fā)聲；此低電位通過二極管或門〔H8〕，使繼電器〔J1〕吸合，此只顯示燈亮，(注實(shí)際此顯示燈原來就亮著，因?yàn)橄缧盘?hào)和亮燈信號(hào)都幾乎是同時(shí)到達(dá)，為了便于論述，用此說法)以示此組搶答。當(dāng)主持人看清搶答對(duì)象后，按動(dòng)鎖定鈕〔K8〕，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，與非門〔F15〕輸出低電位，通過與非門〔F18〕、〔F17〕、與門〔F29〕二極管或門〔H1〕，使與非門〔F7〕輸出翻轉(zhuǎn)為高電位，于是完成了一次搶答。其二，設(shè)搶答按鈕〔K1〕在此之前閉合或以一定速度開閉交替，閉合時(shí)正電壓加在電容〔C1〕上，由于與非門〔F7〕被鎖住，反相器〔F1〕輸出低電位向電容〔C1〕充電，使電容〔C1〕負(fù)極電位由高變低。開答后，二極管或門〔H1〕正極端雖翻轉(zhuǎn)為高電位，但由于電容〔C1〕負(fù)極呈低電位，與非門〔F7〕任處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)若搶答按鈕〔K1〕斷開，電容〔C1〕通過電阻〔R1〕放電，當(dāng)放電還未使其恢復(fù)到一定程度時(shí)，若按鈕〔K1〕又閉合，這時(shí)電容〔C1〕負(fù)極電位雖有升高，但達(dá)不到導(dǎo)通與非門〔F7〕的閥值電壓。由此，搶答者搶先按其按鈕或搶先快速點(diǎn)按其按鈕都將無作用。電容〔C1〕通過電阻〔R1〕從〔VDD〕放電至 1/2 VDD最佳時(shí)間為0.4～0.8秒。其三，在開答時(shí)間內(nèi)無人搶答時(shí)，單穩(wěn)延時(shí)電容充電至與非門〔F14〕閥值電壓時(shí)，單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，與非門〔F14〕輸出高電位，通過與門〔F28〕使斷續(xù)信號(hào)發(fā)生器起振。此信號(hào)一方面送至音頻振蕩器，使音頻振蕩器間歇振蕩，喇叭發(fā)出斷續(xù)叫聲；另一方面送至與門〔F31〕，使繼電器間斷動(dòng)作，顯示燈泡亮暗交替。此之后主持人按動(dòng)鎖定按鈕〔K8〕，與非門〔F15〕翻轉(zhuǎn)為低電位，通過與門〔F28〕，使間斷信號(hào)發(fā)生器停振，喇叭、顯示燈隨著停顯。
兩機(jī)合并作為擴(kuò)展路數(shù)用時(shí)，參照?qǐng)D，兩機(jī)的三蕊插座〔Z〕用三蕊插頭互相連接，其接地端相接，其余的兩個(gè)端交叉接，作為主機(jī)的開關(guān)〔K10〕閉合，作為付機(jī)的開關(guān)〔K10〕斷開，定時(shí)鎖定部分工作由主機(jī)擔(dān)任。而付機(jī)單穩(wěn)電路輸出通過反相器〔F32〕，使與非門〔F17〕輸出固定在高電位上，因此與門〔F29〕〔F30〕不受本機(jī)定時(shí)鎖定部控制。開答前，主機(jī)的鎖定信號(hào)通過與門〔F30〕進(jìn)入付機(jī)，使付機(jī)的與門〔F29〕輸出低電位，鎖定其各路搶答開關(guān)。開答后，主持人按動(dòng)主機(jī)定時(shí)按鈕［K7］，使與門［F29］、［F30］輸出翻轉(zhuǎn)為高電位，即兩機(jī)各搶答開關(guān)解鎖。此時(shí)若一機(jī)有某路搶答按鈕動(dòng)作時(shí)，其搶答信號(hào)不但鎖住本機(jī)其余各搶答開關(guān)，而還通過本機(jī)與門［F30］進(jìn)入另一機(jī)的與門［F29］，鎖住另一機(jī)的各路搶答開關(guān)。搶答聲光顯示由主機(jī)擔(dān)任，其它各工作過程與功能與上述相同。
本裝置作為競(jìng)賽計(jì)時(shí)用時(shí)工作過程如下，參照附圖，開關(guān)［K10］斷開，調(diào)節(jié)電位器［W2］，使斷續(xù)信號(hào)發(fā)生器為秒信號(hào)發(fā)生器，(即一秒一周期)，調(diào)節(jié)電位器［W1］至需要的定時(shí)時(shí)間。競(jìng)賽開始時(shí)，主持人按動(dòng)定時(shí)按鈕［K7］，單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，與非門［F14］輸出低電位，繼電器［J1］～［J3］閉合，三只顯示燈亮，與非門輸出信號(hào)通過反相器［32］和與門［F28］，使秒信號(hào)發(fā)生器起振，喇叭即發(fā)出一秒一叫聲。到時(shí)時(shí)，單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)恢復(fù)，三只顯示燈熄，喇叭聲停。
圖中開關(guān)［K9］和電容［C8］構(gòu)成延時(shí)擴(kuò)展電路；三極管［BG3］和發(fā)光二極管［D2］組成鎖定顯示，兼作電源指示。
現(xiàn)以實(shí)施例對(duì)電子器件作進(jìn)一步說明圖中邏輯門［F1］～［F32］采用CMOS數(shù)字集成電路。電阻［R1］～［R6］為200KΩ；［R7］～［R12］、［R25］～［R27］、［R29］～［R31］、［R33］、［R38］、［R44］～［R46］為100KΩ；［R13］～［R24］、［R28］、［R30］、［R32］、［R34］、［R36］、［R37］、［R39］、［R41］～［R43］為10KΩ；［R35］為300Ω；［R40］為1KΩ；〔R47〕～〔R49〕為100Ω。電容〔C1〕～〔C6〕、〔C9〕為4.7μF電解；〔C7〕為47μF電解；〔C8〕為220μF電解；〔C10〕為4700PF；〔C11〕為100μF電解。電位器〔W1〕為510KΩ，〔W2〕為100KΩ。顯示燈泡可采用紅、黃、綠三色平行安裝在機(jī)殼上端；也可做成三只燈泡重疊的方柱體形立式安裝在機(jī)殼上。若用立式安裝，可采用“8421”恒權(quán)代碼數(shù)字顯示，即方柱形每層四面標(biāo)出數(shù)字，三層分別為“1”、“2”、“4”。例如，顯“1”時(shí)，為第1組搶答，顯“1”和“4”時(shí)為第5(1＋4)組搶答，但附圖中二極管或門「H8」～「H10」需改接各搶答開關(guān)與非門「F7」～「F12」相應(yīng)的輸出端。
此裝置采用9至15V電源電壓，整機(jī)靜態(tài)功耗小于1W；定時(shí)時(shí)間5至100秒可調(diào)；搶答按紐搶先點(diǎn)按間隔起作用時(shí)間約等于0.6秒；喇叭最大輸出功率1W。
權(quán)利要求
1.一個(gè)以邏輯電路為主體、由搶答開關(guān)、定時(shí)鎖定、聲光顯示三大控制部分組成的電子競(jìng)賽搶答裝置，其特征是搶答開關(guān)控制部分有一個(gè)由搶答按紐[K1]、電容[C1]、電阻[R1]組成的充放電電路和與非門[F7]及其一個(gè)由反相器[F1]、電阻[R16]組成的搶答信號(hào)反饋電路等組成的消搶先問題裝置；定時(shí)鎖定控制部分裝有與門[F29]、[F30]組成的接收外部信號(hào)和向外輸出控制信號(hào)的裝置；顯示燈采用市電(220V)燈泡以代碼方式顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電子競(jìng)賽搶答裝置，其特征在于搶答開關(guān)控制部分的電容［C1］通過電阻［R1］從［VDD］放電至 1/2 VDD所要求的最佳時(shí)間為0.4秒～0.8秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電子競(jìng)賽搶答裝置，其特征在于顯示燈也可采用不同的顏色燈泡顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或3所述的電子競(jìng)賽搶答裝置，其特征在于顯示燈最好與整機(jī)固定為一體。
專利摘要
本實(shí)用新型提供了一種多功能智力電子搶答裝置。該裝置以邏輯門電路為主體，由搶答開關(guān)、定時(shí)鎖定、聲光顯示等控制電路組成。它有消除搶答時(shí)搶先問題的功能，顯示燈用市電(220V)不同顏色的彩色燈泡安裝在機(jī)殼上采用代碼顯示，并且兩機(jī)通過對(duì)接可并為一機(jī)以擴(kuò)展搶答路數(shù)。此裝置還有可調(diào)定時(shí)裝置和計(jì)時(shí)競(jìng)賽用的秒信號(hào)報(bào)時(shí)裝置。本裝置具有功能多，造價(jià)低，使用方便。
文檔編號(hào)A63G33/00GK87204420SQ87204420
公開日1988年2月17日 申請(qǐng)日期1987年7月15日
發(fā)明者李凡興 申請(qǐng)人:李凡興導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan