基于multisim 10的四路智力竞赛抢答器-广大.doc

基于Multisim 10的四路智力竞赛抢答器 陈海兵 （广州大学机械与电气工程学院，广州51006） 摘要：基于Multisim 10 的四路智力竞赛抢答器，可广泛用于各种智力竞赛抢答环节。四路智力竞赛抢答器电路主要由抢答电路，倒计时电路，报警封锁电路，时序控制电路等组成。实验结果表明，该仿真方法真实、准确。设计出的四路智力竞赛抢答器具有实用性强，操作简单，成本低廉等特点。 关键词：Multisim 10；四路智力竞赛抢答器；电路设计；仿真 1 引言 20世纪90年代，电子和计算机技术专家致力于探索新的电子电路设计方法，并在设计方法和设计工具等方面取得了巨大成功。EDA(Electronic Design Automation，电子设计自动化)技术是在CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)、CAM（Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造）、CAT(Computer Aided Testing,计算机辅助测试)和CAE（Computer Aided Engineering,计算机辅助工程）的基础上发展起来的计算机软件系统，在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥了巨大的作用。[1] [1]刘刚，王立香，任鲁涌.聚焦EDA：MultisimUltiboard 10原理图与PCB设计[M].北京：电子工业出版社，2009。 Multisim 10 是美国NI公司推出的Multisim新版本。它是一个完整的设计工具系统，提供了一个庞大的元件数据库，并提供原理图输入接口、全部的数模SPICE仿真功能、VHDL/Vreilog设计接口与仿真功能等。与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计实验；可以方便对电路参数进行测试和分析；实验不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。[2]聂典，丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009。 [2]聂典，丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009。 [3]吴正光，郑颜.电子技术试验仿真与实践[M].北京：科学出版社，2008。 [4]胡锦.数字电路与逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2004。 竞赛抢答器系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要 基础设备之一。目前设计抢答器的方法很多，采用EDA可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的抢答器。基于Multisim?10软件平台设计了四路竞赛抢答器系统，使得显示器上能从1～4正确显示选手的编号。此外，还设计了限时抢答报警提示电路。这种设计思路清晰，电路功能齐全，可满足抢答器的实际使用要求。 2 总体设计思路 2.1 四路智力竞赛抢答器的功能要求 （1）四位选手同时参加竞赛，选手的编号为1～4，同时每个选手有一个抢答器，抢答器按键分别对应四位选手的编号。 （2）主持人有一个控制开关S，开关可以控制抢答的开始和清零。 （3）抢答器具有锁存与显示功能。当主持人按下复位开关S后，抢答器的显示清零，同时抢答器解锁。若选手率先按下抢答按键，抢答器显示出抢答者的编号。此后抢答器进入锁存状态，其他选手再按抢答按键不起作用，直到主持人再次按下复位键S后才抢答才有效。 （4）抢答器有限时抢答功能，且时间可由主持人根据题目难易程度设定（1～9s）。当主持人按下复位键开始抢答后，定时器开始减计数并显示。参数选手若在规定时间内抢答有效。若时间到时无选手抢答，蜂鸣器响起，警示灯亮，抢答器进入锁存状态，选手此后再抢答无效。 2.2 系统原理框图 系统原理框图如图1 抢答按键 抢答按键 触发器 锁存电路 主持人控制开关 控制电路 报警电路 秒脉冲产生电路 定时电路 译码电路 显示电路 显示电路 3 电路设计及仿真 抢答器由抢答电路，倒计时电路，报警封锁电路和时序控制电路组成四个部分组成。 3.1 抢答电路 抢答电路主要是当主持人按下复位键S开始抢答后，可以分辨出抢答者按下按键的先后顺序，并显示出先抢答的选手的编号，同时可以锁存抢答器，使后抢答的按键无效。 抢答电路主要由优先编码器（四D触发器74LS175D）,锁存器（双4输入非门74LS20），由74LS00组成多谐振荡器，由74LS74组成的四分频电路[5]刘常澎，赵雅兴，王炜，雷淑英.数字逻辑电路[M].北京：高等教育出版社，2008，7段数码管显示，四个选手按钮开关和一个主持人复位开