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[摘 要]運用所学的数字电子技术原理与芯片内部结构设计，结合对逻辑组合电路的理解以及对真值表数据的运用，设计出一台可以普遍运用的抢答器。所谓抢答，即广大综艺节目或趣味竞赛节目中必备的环节，而一款精准的抢答器则是必不可少的，几名选手通过摁下抢答按钮，使芯片一个端口输入高电平。通过与门和与非门的控制，才能输出高电平。输入端只有摁得最快的那一端输入高电平，才会输出高电平。若两个端口或多个端口输入高电平，则输出低电平。在总的输出端口Y处接一LED指示灯，用指示灯的亮灭进行显示是否抢答完毕。这样，使用这一原理即可完成抢答的工作。设计核心是对芯片多余功能的改造，使芯片达到即不影响原功能，又删减了多余功能的效果。
[关键词]数字电子技术；答器；芯片；门电路；真值表
中图分类号：TP273.5；TN791 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0111-02
1、数字电子技术及电子产品的概况
当今社会，科技飞速发展，电子技术作为不可或缺的部分也在飞速发展。电子技术的两大部分：模拟电子技术和数字电子技术成为经济发展的主力军。自1946年第一台电子计算机诞生以来，集成电路的集成度起来越高，现在的大型计算机依靠超大规模集成电路进行计算，每秒运算次数可用“亿亿次”计数，现在正在研究的人工智能计算机，依靠人工智能进行工作。计算速度的普遍提升提高了一些大型企业的运做效率，为经济发展提供不小的帮助，数字控制这一方面也在不断发展和应用，从数字控制机床出现以来，人们一直试图用计算机对多台机床进行控制，目前可以利用电子计算机对几十台几百台的数字控制机床进行集中控制。对于芯片这一电子产品，现状不容乐观。我国的芯片产业即集成电路产业与世界先进相比，差距依然很大。作为数字电子技术的重要产品，发展芯片产业的重要性及必要性已有所共识。数字电子技术的发展则必需要顺应市场的需求，数字化是电子技术的必须之路。在当今时代，革新速度加快，这种革新表现在可编程逻辑器件中，使得电子产品趋向精细化，方便化发展。
2、关于为抢答的主体设计部分
2.1 整体设计模块
此抢答器的原理图如图2.1（附录1）。原理很简单，即A、B、C三个端口任一端口输入高电平，Y端输出高电平，要完成这一原理，需要用到图2.2.1和图2.2.2两个芯片，这们分别能完成的功能是：
图2.2.1的A端输入高电平，B、C端输入低电平或B端输入高电平，A、C端输入低电平或C端输入高电平，AB端输入低电平，则会输出低电平。图2.2.2的输入两端口任意一端输入高电平，则会输出高电平。为了改进A、B、C同时输入高电平， 输出高电平这一原理，则需要改进图2.2.2，使其任意一输入端拉出一根线与输出端作为两输入端接在“与”门上。改进后的效果即是：只有上端输入高电平，下端输入低电平，才会输出Y。这样，用图2.2.1的输出端做为图2.2.2的输入端的上端线；将图2.2.1的输入端A、B、C拉出三根线接入一“与”门后输出的端口做为图2.2.2的输入端的下端线，即可完成这一功能。
原理图：
当A端、B端、C端输入低电平时，Y端输出低电平。
当A端、B端输入低电平，C端输入高电平时，Y端输出高电平。
当A端、C端输入低电平，B端输入高电平时，Y端输出高电平。
当A端输入低电平，B端、C端输入高电平时，Y端输出低电平。
当A端输入高电平，B端、C端输入低电平时，Y端输出低电平。
当A端输入高电平，B端、C端输入低电平时，Y端输出高电平。
当A端、C端输入高电平，B端输入低电平时，Y端输出低电平。
当A端、B端输入高电平，C端输入低民平时，Y端输出低电平。
当A端、B端、C端输入高电平时，Y端输出低电平。
像这样的话，抢答器的功能也就体现出来了。
2.2 两个芯片的分别介绍
2.2.1 装置的第一部分
这个芯片是由三个输入端经过“与非”门的弯化输出一个值。
“与”门，即所有端口均输入高电平，才会输出高电平。若有任意一个或几个端口输入低电平，则整体输出低电平。
“非”门，即低电平经过可以变成高电平，高电平经过可以变成低电平。
原理图：
当A、B、C均输入低电平时，输出Y为低电平。
当C输入高电平，A、B输入低电平时，输出Y为高电平。
当B输入高电平，A、C输入低电平时，输出Y为高电平。
当B、C输入高电平，A输入低电平时，输出Y为低电平。
当A输入高电平，B、C输入低电平时，输出Y为高电平。
当A、C输入高电平，B输入低电平时，输出Y为低电平。
当A、B输入高电平，C输入低电平时，输出Y为低电平。
当A、B、C均输入高电平时，输出Y为低电平。
比较我们想要的抢答功能，此装置多了一项，即三个端口全部输入高电平时输出高电平。若想要它输出低电平，则需要第二部分装置2.2.2装置的第二部分，这第二部分是由2个输入输入端口C，D及一个输出端口Y构成。
其功能是由多个“与非”门完成的让2.2.1的三个输入端经“与”门后作2.2.2图的D输入端，让2.2.1的输出端作为2.2.2图的C输入端，图2.2.2如下：
原理图：
当输入C、D均输入低电平时，输出Y为低电平。
当C输入低电平，D输入高电平时，输出Y为低电平。
当C输入高电平，D输入低电平时，输出Y为高电平。
当C输入高电平，D输入高电平时，输出Y为低电平。
依据上述原理，连接图2.2.1与图2.2.2即可。
3、 心得體会
萌生出设计此芯片的想法得有1年多。以前对工科感兴趣，正好有认识的人在核电站工作，便对电气工程科目做了初步的了解。高中逻辑电路部分的学习能使我理解的更透彻一些。一次偶然间，读到了一个关于数字电子技术的PPT，里面介绍的芯片千奇百怪，都能完成各式各样的功能，最初，我被一个奇怪的芯片吸引，想要完成一个霓虹灯的设计。无奈设计到最后发现只是拐了一个弯路，没什么实用价值。但是通过此设计也长了教训，那就是可以在不改变原有设计的情况下，通过增加和删减剔除无用的功能，增加有用的功能。也可以多个芯片同时使用来满足一个芯片所不能达到的效果，就这样，在一次综艺节目里，我对其重要的道具——抢答器产生了兴趣，联想到曾经见到过的芯片，应对其无用的功能进行改装。与另外一芯片的结合便可完成。于是这抢答器便设计出来了。
结束语
在当今这个信息化快速发展的社会，数字电子技术势必成为主流。根据数字电子技术设计出的产品也势必广泛普及。就目前的发展情况而言，每一个电视节目，每一个电脑的软件，都离不开基础的数字电子技术原理。在我的家乡，我的学校，黑板早已被大屏幕取代，现代化教学提高了教育质量。数字电子技术的发展定会成为信息化发展的主力军。
参考文献
[1] 弗洛伊德（Thomas LFloyd）.《国外电子与通信教材系列：数字电子技术（第10版）》.2014（1）.
[2] 清华大学电子学教研组、阎石.《面向21世纪课程教材：数字电子技术基础（第5版）》.2006（5）.
[3] 弗洛伊德（Thomas LFloyd）、娄淑琴.《华章教育·国外电子与电气工程技术丛书：数字电子技术基础·系统方法》.2014（6）.
[4] 康华光、华中科技大学电子技术课程组.《电子技术基础（数字部分）（第5版）》.2006（1）.
[5] 雷建龙.《数字电子技术》.2016（10）.
[关键词]数字电子技术；答器；芯片；门电路；真值表
中图分类号：TP273.5；TN791 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0111-02
1、数字电子技术及电子产品的概况
当今社会，科技飞速发展，电子技术作为不可或缺的部分也在飞速发展。电子技术的两大部分：模拟电子技术和数字电子技术成为经济发展的主力军。自1946年第一台电子计算机诞生以来，集成电路的集成度起来越高，现在的大型计算机依靠超大规模集成电路进行计算，每秒运算次数可用“亿亿次”计数，现在正在研究的人工智能计算机，依靠人工智能进行工作。计算速度的普遍提升提高了一些大型企业的运做效率，为经济发展提供不小的帮助，数字控制这一方面也在不断发展和应用，从数字控制机床出现以来，人们一直试图用计算机对多台机床进行控制，目前可以利用电子计算机对几十台几百台的数字控制机床进行集中控制。对于芯片这一电子产品，现状不容乐观。我国的芯片产业即集成电路产业与世界先进相比，差距依然很大。作为数字电子技术的重要产品，发展芯片产业的重要性及必要性已有所共识。数字电子技术的发展则必需要顺应市场的需求，数字化是电子技术的必须之路。在当今时代，革新速度加快，这种革新表现在可编程逻辑器件中，使得电子产品趋向精细化，方便化发展。
2、关于为抢答的主体设计部分
2.1 整体设计模块
此抢答器的原理图如图2.1（附录1）。原理很简单，即A、B、C三个端口任一端口输入高电平，Y端输出高电平，要完成这一原理，需要用到图2.2.1和图2.2.2两个芯片，这们分别能完成的功能是：
图2.2.1的A端输入高电平，B、C端输入低电平或B端输入高电平，A、C端输入低电平或C端输入高电平，AB端输入低电平，则会输出低电平。图2.2.2的输入两端口任意一端输入高电平，则会输出高电平。为了改进A、B、C同时输入高电平， 输出高电平这一原理，则需要改进图2.2.2，使其任意一输入端拉出一根线与输出端作为两输入端接在“与”门上。改进后的效果即是：只有上端输入高电平，下端输入低电平，才会输出Y。这样，用图2.2.1的输出端做为图2.2.2的输入端的上端线；将图2.2.1的输入端A、B、C拉出三根线接入一“与”门后输出的端口做为图2.2.2的输入端的下端线，即可完成这一功能。
原理图：
当A端、B端、C端输入低电平时，Y端输出低电平。
当A端、B端输入低电平，C端输入高电平时，Y端输出高电平。
当A端、C端输入低电平，B端输入高电平时，Y端输出高电平。
当A端输入低电平，B端、C端输入高电平时，Y端输出低电平。
当A端输入高电平，B端、C端输入低电平时，Y端输出低电平。
当A端输入高电平，B端、C端输入低电平时，Y端输出高电平。
当A端、C端输入高电平，B端输入低电平时，Y端输出低电平。
当A端、B端输入高电平，C端输入低民平时，Y端输出低电平。
当A端、B端、C端输入高电平时，Y端输出低电平。
像这样的话，抢答器的功能也就体现出来了。
2.2 两个芯片的分别介绍
2.2.1 装置的第一部分
这个芯片是由三个输入端经过“与非”门的弯化输出一个值。
“与”门，即所有端口均输入高电平，才会输出高电平。若有任意一个或几个端口输入低电平，则整体输出低电平。
“非”门，即低电平经过可以变成高电平，高电平经过可以变成低电平。
原理图：
当A、B、C均输入低电平时，输出Y为低电平。
当C输入高电平，A、B输入低电平时，输出Y为高电平。
当B输入高电平，A、C输入低电平时，输出Y为高电平。
当B、C输入高电平，A输入低电平时，输出Y为低电平。
当A输入高电平，B、C输入低电平时，输出Y为高电平。
当A、C输入高电平，B输入低电平时，输出Y为低电平。
当A、B输入高电平，C输入低电平时，输出Y为低电平。
当A、B、C均输入高电平时，输出Y为低电平。
比较我们想要的抢答功能，此装置多了一项，即三个端口全部输入高电平时输出高电平。若想要它输出低电平，则需要第二部分装置2.2.2装置的第二部分，这第二部分是由2个输入输入端口C，D及一个输出端口Y构成。
其功能是由多个“与非”门完成的让2.2.1的三个输入端经“与”门后作2.2.2图的D输入端，让2.2.1的输出端作为2.2.2图的C输入端，图2.2.2如下：
原理图：
当输入C、D均输入低电平时，输出Y为低电平。
当C输入低电平，D输入高电平时，输出Y为低电平。
当C输入高电平，D输入低电平时，输出Y为高电平。
当C输入高电平，D输入高电平时，输出Y为低电平。
依据上述原理，连接图2.2.1与图2.2.2即可。
3、 心得體会
萌生出设计此芯片的想法得有1年多。以前对工科感兴趣，正好有认识的人在核电站工作，便对电气工程科目做了初步的了解。高中逻辑电路部分的学习能使我理解的更透彻一些。一次偶然间，读到了一个关于数字电子技术的PPT，里面介绍的芯片千奇百怪，都能完成各式各样的功能，最初，我被一个奇怪的芯片吸引，想要完成一个霓虹灯的设计。无奈设计到最后发现只是拐了一个弯路，没什么实用价值。但是通过此设计也长了教训，那就是可以在不改变原有设计的情况下，通过增加和删减剔除无用的功能，增加有用的功能。也可以多个芯片同时使用来满足一个芯片所不能达到的效果，就这样，在一次综艺节目里，我对其重要的道具——抢答器产生了兴趣，联想到曾经见到过的芯片，应对其无用的功能进行改装。与另外一芯片的结合便可完成。于是这抢答器便设计出来了。
结束语
在当今这个信息化快速发展的社会，数字电子技术势必成为主流。根据数字电子技术设计出的产品也势必广泛普及。就目前的发展情况而言，每一个电视节目，每一个电脑的软件，都离不开基础的数字电子技术原理。在我的家乡，我的学校，黑板早已被大屏幕取代，现代化教学提高了教育质量。数字电子技术的发展定会成为信息化发展的主力军。
参考文献
[1] 弗洛伊德（Thomas LFloyd）.《国外电子与通信教材系列：数字电子技术（第10版）》.2014（1）.
[2] 清华大学电子学教研组、阎石.《面向21世纪课程教材：数字电子技术基础（第5版）》.2006（5）.
[3] 弗洛伊德（Thomas LFloyd）、娄淑琴.《华章教育·国外电子与电气工程技术丛书：数字电子技术基础·系统方法》.2014（6）.
[4] 康华光、华中科技大学电子技术课程组.《电子技术基础（数字部分）（第5版）》.2006（1）.
[5] 雷建龙.《数字电子技术》.2016（10）.