四人智力竞赛抢答装置用以判断抢答优先权，原理如图1所示。 图1 智力竞赛抢答装置原理图 图中用了四D触发器 74LS175，它具有公共置0端和公共CP端；双4输入与非门74LS20；1KHZ 脉冲源由多谐振荡器产生；抢答开始时，由主持人清除信号，按下复位开关K0，74LS175的输出Q1～Q4全为0，所有发光二极管LED均熄灭，当主持人宣布“抢答开始”后，首先作出判断的参赛者立即按下开关，对应的发光二极管点亮，同时，通过与非门74LS20送出信号锁住其余三个抢答者的电路，不再接受其它信号，直到主持人再次清除信号为止。 基本要求：理解抢答器的原理，并按照图1对电路进行仿真测试。拓展要求：完善设计，使其更加符合实际应用。 写出设计思路，画出仿真电路图。

设计思路：

该电路的核心是四个D触发器74LS175，用于保存参赛者的抢答信号。同时，双4输入与非门74LS20用于控制锁定其余三个抢答者的电路。在抢答开始前，主持人按下复位开关K0，清除所有的D触发器输出。当主持人宣布“抢答开始”后，参赛者按下开关，对应的D触发器输出高电平，同时通过与非门输出的信号锁定其余三个抢答者的电路。

仿真电路图如下：


在仿真电路中，使用了两个时钟模块，一个用于产生1kHz的脉冲信号，另一个用于产生复位信号和抢答开始信号。四个D触发器的输出与LED灯相连，用于显示哪个参赛者抢答成功。双4输入与非门的输出用于控制锁定其余三个抢答者的电路。电路仿真结果如下：


从仿真结果中可以看出，当参赛者按下开关时，对应的D触发器输出高电平，对应的LED灯点亮，同时锁定其余三个抢答者的电路。当主持人清除信号后，所有D触发器输出均为低电平，所有LED灯都熄灭。