基于EWB的多路智力竞赛抢答器的设计

仙桃职业学院机械电子工程学院 彭 莉

基于EWB的多路智力竞赛抢答器的设计

仙桃职业学院机械电子工程学院 彭 莉

简单介绍EWB软件功能，综合阐述抢答器的功能与特点，详细介绍各个模块的工作原理及具体电路的实现,同时介绍如何通过EWB平台设计抢答器的各个构成模块。

EWB软件；多路抢答器；仿真；数字电路

1.EWB仿真软件简介

EWB（电子工作台，虚拟电子工作平台）是一种工业标准的基于SPICE的电路设计仿真软件，由加拿大互动图像技术有限公司于20世纪90年代初推出。其内核是SPICE数字/模拟混合仿真系统。其突出的优点是集成了电路图输入，SPICE仿真器，组件库，仪器库等，相当于一个大型电子实验室。

它为用户提供了丰富的组件库，其中包括模拟，数字，无源，有源，离散和集成电路，具有800多个组件型号。同时还提供了信号发生器，数字万用表，示波器，字信号发生器，逻辑分析仪，逻辑转换器等各类电子设备的完整分析检测。其界面友好、强大，通过它对电路进行仿真可以方便地测试观察电路状态的结果，同时也可以改变电路元件及其参数，设置电路故障，观察电路变化，对电路分析和设计带来了极大的便利，特点是对电子技术初学者。

2.基于EWB的多路智力竞赛抢答器设计

2.1 抢答器的功能要求

（1）抢答器可以供8人参加比赛，每人对其进行编号，编号从0开始至7结束，当有人抢先按下按钮时，数码管显示抢答者对应的编号数字并报警。

（2）设置一个控制开关给主持人，用来对控制系统进行清零，同时控制系统抢答的开始并报警。

（3）抢答器能对数据进行锁存，并在数码管上进行同步显示。当开始抢答时，报警器报警提示可以抢答。当有选手按下抢答按钮，数据立即被锁存，随后输送到数码管上显示对应号码，同时扬声器发出声音，禁止其它选手再抢答，直到主持人将系统清零进行下一轮抢答。

2.2 系统原理框图

系统原理框图如图1所示。

图1 系统原理框图

2.3 具体电路及EWB仿真

2.3.1 抢答器主体电路设计

抢答器主体电路主要完成两个的功能：一是能对选手进行正确编码，同时在显示数码管上进行显示。二是在按键按下和松手的前后，显示数码管上显示的号码保持不变。

具体工作原理：当有按键按下时，优先编码器对按键信号进行反码输出，输出数据送至锁存器锁存同时原码输出，最后送到显示电路进行显示。编码器，我们选用74LS148优先编码器，锁存器选用74LS279 RS锁存器，译码器选用74LS248显示译码器，数码管选用共阴七段数码管。具体电路如图2所示：

图2 抢答器主体电路图

2.3.2 控制电路

控制电路，可以用D触发器或JK触发器来锁存选手抢答控制信号，当有选手抢答时，编码器开始编码，其输出端GS和EO，产生一个下降沿和上升沿，从而触发D触发器或JK触发器，锁存该信号，并将其信号发送给编码器EI端，使编码器禁止编码，从而使其它选手抢答信号无效。控制电路我们选用D触发器74LS74，其具体电路如图3所示。

图3 控制电路图

2.3.3 报警电路

报警电路主要有2个作用：（1）开始抢答时，报警提示选手。（2）有选手抢答时，报警提示主持人及其它选手。对于报警电路，我们采用单稳态触发器，实施定时触发报警。市面上，单稳态触发器主要有74LS121、74LS122、74LS123、CC4098、CC4538、CC14528、CC14538等型号。我们将选用74LS121单稳态触发器，该触发器有五种情况可以进行触发，我们选取其中两种情况进行触发报警。一种情况：主持人按下抢答开关时，产生上升沿触发B端口，从而进行报警。另外一种情况：有人抢答时，编码器GS端产生下降沿触发A1或A2端口，进行报警。图4所示是告警电路的具体电路图：

图4 告警电路图

2.3.4 整体电路仿真及其工作过程

由于电路比较复杂，仿真图分成总图和子图进行设计，在总图中，包含一些可控制和显示的外围具体电路，其它部分的具体电路在子图中完成。

具体仿真总图如图5所示，在总图中，包含3张子图：SWDL按键电路子图、ZTDL主体电路子图、KZDL控制电路子图，其具体电路如图6、图7、图8所示：

图5 电路仿真总图

图6 SWDL按键电路子图

图7 ZTDL主体电路子图

图8 KZDL控制电路子图

3.结束语

本文通过对多路智力抢答器系统的设计与仿真，表明EWB作为一款功能强大、应用广泛的仿真软件，可以不受教学实践场地、经费、设备的限制，对电路进行设计，通过直观的电路图形及仿真结果，帮助学生分析、理解电路理论知识，使抽象的理论形象化，给电子电路教学带来极大的便利，同时还能激发学生的学习兴趣，扩展学生的思维空间，提升学生的创新能力，与目前其他的仿真软件相比效果更佳。

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