基于Multisim的智能八位抢答器的设计

王潇迪 齐先杰

摘 要：介绍的是基于Multisim14来进行设计与仿真的八路抢答器，在windows的系统下，Multisim14软件具备了一个比较完整的集成化设计环境，运用74LS373，74ls147，74ls190，D触发器，蜂鸣器，PB_NO开关、数码管显数器，555定时器等器件完成八位抢答器设计，主要由开关无线模块、锁存电路及编码译码电路、抢答，回答，开始及结束灯光指示电路、抢答回答倒计时电路、加减分计数电路和抢答开始及结束报警电路构成。该设计的效果真实、准确，具有简单、实用、操作方便、物美价廉等特点。

关键词：无线模块;锁存电路;编码译码电路;倒计时电路;加减分计数电路;报警电路

1 引言

在信息化高度发展的今天，日常娱乐活动多元化。知识竞赛、娱乐比赛更是在大众中流行，且多以多人竞赛抢答的方式进行，而在抢答过程中，为了清楚的知道谁先抢到以及抢答、回答时间，回答问题的正确和失败后每个人的分数，我们设计了一个八位抢答器，避免人为主观判断而产生的争议，使比赛更加公平。八位抢答器的设计充分利用了集成电路功能全面、可靠性高、实用性强的特点，来完成设计功能。而且为了使电路简化，采用无线发射和无线接收的形式，将其用在多路抢答器上，克服了有线电缆连接时繁琐的接线导致信号延时的问题。

2 方案论证

依据要求，设计的电路结构框图如图1所示。本设计的八位抢答器采用常用的数字元器件和部分TTL门电路组成，设计的要求：

设计一个抢答器同时可供8名选手比赛。有一个抢答控制和复位清除开关，该开关由主持人控制，每轮比赛当第一位选手抢答后，在数码管上显示，并自锁，同时回答倒计时启动参赛选手回答，主持人根据回答的正确性进行计分。选手的初始分值均为50分，答对加一分，答错减一分。

3 抢答器总体方框图

搶答器总体方框图如图2所示，接通总电源以后，各电路开始工作，抢答器就位，抢答的数码管显示零，抢答倒计时数码管显示“30”，准备倒计时，在主持人按下抢答开始开关前，任何抢答都是无效的，且回答倒计时数码管显示“60”。当主持人按下抢答开始开关时，产生一个上升沿脉冲使D触发器工作输送信号给30s抢答倒计时，使30s抢答计数器开始倒计时。在30s倒计时期间无人回答，本轮比赛结束继续下一轮。若在倒计时期间，有人回答，输入信号进入锁存器，剩下抢答都无效，30s倒计时停止，60s倒计时开始，回答完毕后，选手按下回答完毕按钮，60s倒计时停止，产生报警信号提示主持人回答完毕，若60s内选手没有按下，60s时计数器自动停止。然后主持人根据回答的正确性进行加减分操作，一轮比赛以后，主持人按下复位按钮，全部回到初始状态（除计分器）。

4 总体设计及仿真展示

4.1锁存电路及编码译码以及倒计时电路仿真

当主持人按下开始按钮后，抢答倒计时开始，选手3按下按钮，30s倒计时结束，仿真图如图4.

接通电源时，主持人按下开始按钮后，选手没有动作，74LS373没有输入信号，全是高电平通过非门以后全是低电平显示编号0，当选手开始抢答时，输入信号为低电平，由于74LS373低电平有效，输入信号产生一个上升沿的脉冲使触发器的Q由“1”变成“0”控制74LS373的使能端使输入信号锁存，并通过74LS147进行编码，再通过非门把低电平变成高电平给数码管就可以显示选手的编号。抢答倒计时是通过两片74LS190级联进行倒计时的，我们置倒计时初数为30，只需要讲第二个74LS190的输入端A和B分别接高电平，第二个剩下和第一个的剩下全部悬空即可满足置初数为30.当抢答者按下按钮时，第二个D触发器的Q产生高电平，此时通过与门给第一个74LS190的CLK给一个频率为1HZ的脉冲信号（秒信号），开始减计数，当计数到“00”的时候，通过RCO端的低电平使与门不再导通秒信号，倒计时停止。

4.2倒计时电路

当选手三按下按钮后，回答倒计时开始（60s），当选手回答完毕后，按下回答完毕按钮，倒计时停止。

回答倒计时与抢答倒计时原理相似，此处不在说明。

4.3加分减分电路

回答完毕后，主持人根据选手的回答正确与否进行得分或者减分的操作（基础分为50）.

对于50分为基础分的加分或者减分电路，我们采用两片74LS190级联，通过最左边的D触发器置初数50，当我们按下J5时候，开始进行加计数或者减计数功能，此时只需要给两片级联的74LS190一个脉冲即可，所以需要两个PB_NO开关，通过两个D触发器给芯片的D/U端置初值，当D=1时，实现减计数，当U=1，实现加计数。

参考文献

[1]贾秀美.《数字电路硬件设计实践》.北京：高等教育出版社，2008年.

[2]赵淑范.《电子技术实验与课程设计》.北京：清华大学出版社，2010年.

[3]八路抢答器的设计与优化[J].胡钰.信息系统工程.2015（11）

[4]基于Multisim的智力竞赛抢答器电路设计[J].陈莉.电子技术与软件工程.2015（18）

[5]8路抢答器的设计与仿真[J].马雪涛.石家庄职业技术学院学报.2014（06）

[6]八路抢答器仿真及调试[J].李眉.通讯产业工程.2012（10）

作者简介：

王潇迪（一作），1999年2月出生，男，汉族，山东菏泽人，本科在读，石河子大学机械电气工程学院 研究方向：电气工程及其自动化

齐先杰（二作），1999年10月出生，男，汉族，山东济宁人，本科在读，石河子大学机械电气工程学院 研究方向：电气工程及其自动化