基于Multisim的智能八位搶答器的設計

王瀟迪 齊先杰

摘 要：介紹的是基于Multisim14來進行設計與仿真的八路搶答器，在windows的系統下，Multisim14軟件具備了一個比較完整的集成化設計環境，運用74LS373，74ls147，74ls190，D觸發器，蜂鳴器，PB_NO開關、數碼管顯數器，555定時器等器件完成八位搶答器設計，主要由開關無線模塊、鎖存電路及編碼譯碼電路、搶答，回答，開始及結束燈光指示電路、搶答回答倒計時電路、加減分計數電路和搶答開始及結束報警電路構成。該設計的效果真實、準確，具有簡單、實用、操作方便、物美價廉等特點。

關鍵詞：無線模塊;鎖存電路;編碼譯碼電路;倒計時電路;加減分計數電路;報警電路

1 引言

在信息化高度發展的今天，日常娛樂活動多元化。知識競賽、娛樂比賽更是在大眾中流行，且多以多人競賽搶答的方式進行，而在搶答過程中，為了清楚的知道誰先搶到以及搶答、回答時間，回答問題的正確和失敗后每個人的分數，我們設計了一個八位搶答器，避免人為主觀判斷而產生的爭議，使比賽更加公平。八位搶答器的設計充分利用了集成電路功能全面、可靠性高、實用性強的特點，來完成設計功能。而且為了使電路簡化，采用無線發射和無線接收的形式，將其用在多路搶答器上，克服了有線電纜連接時繁瑣的接線導致信號延時的問題。

2 方案論證

依據要求，設計的電路結構框圖如圖1所示。本設計的八位搶答器采用常用的數字元器件和部分TTL門電路組成，設計的要求：

設計一個搶答器同時可供8名選手比賽。有一個搶答控制和復位清除開關，該開關由主持人控制，每輪比賽當第一位選手搶答后，在數碼管上顯示，并自鎖，同時回答倒計時啟動參賽選手回答，主持人根據回答的正確性進行計分。選手的初始分值均為50分，答對加一分，答錯減一分。

3 搶答器總體方框圖

搶答器總體方框圖如圖2所示，接通總電源以后，各電路開始工作，搶答器就位，搶答的數碼管顯示零，搶答倒計時數碼管顯示“30”，準備倒計時，在主持人按下搶答開始開關前，任何搶答都是無效的，且回答倒計時數碼管顯示“60”。當主持人按下搶答開始開關時，產生一個上升沿脈沖使D觸發器工作輸送信號給30s搶答倒計時，使30s搶答計數器開始倒計時。在30s倒計時期間無人回答，本輪比賽結束繼續下一輪。若在倒計時期間，有人回答，輸入信號進入鎖存器，剩下搶答都無效，30s倒計時停止，60s倒計時開始，回答完畢后，選手按下回答完畢按鈕，60s倒計時停止，產生報警信號提示主持人回答完畢，若60s內選手沒有按下，60s時計數器自動停止。然后主持人根據回答的正確性進行加減分操作，一輪比賽以后，主持人按下復位按鈕，全部回到初始狀態（除計分器）。

4 總體設計及仿真展示

4.1鎖存電路及編碼譯碼以及倒計時電路仿真

當主持人按下開始按鈕后，搶答倒計時開始，選手3按下按鈕，30s倒計時結束，仿真圖如圖4.

接通電源時，主持人按下開始按鈕后，選手沒有動作，74LS373沒有輸入信號，全是高電平通過非門以后全是低電平顯示編號0，當選手開始搶答時，輸入信號為低電平，由于74LS373低電平有效，輸入信號產生一個上升沿的脈沖使觸發器的Q由“1”變成“0”控制74LS373的使能端使輸入信號鎖存，并通過74LS147進行編碼，再通過非門把低電平變成高電平給數碼管就可以顯示選手的編號。搶答倒計時是通過兩片74LS190級聯進行倒計時的，我們置倒計時初數為30，只需要講第二個74LS190的輸入端A和B分別接高電平，第二個剩下和第一個的剩下全部懸空即可滿足置初數為30.當搶答者按下按鈕時，第二個D觸發器的Q產生高電平，此時通過與門給第一個74LS190的CLK給一個頻率為1HZ的脈沖信號（秒信號），開始減計數，當計數到“00”的時候，通過RCO端的低電平使與門不再導通秒信號，倒計時停止。

4.2倒計時電路

當選手三按下按鈕后，回答倒計時開始（60s），當選手回答完畢后，按下回答完畢按鈕，倒計時停止。

回答倒計時與搶答倒計時原理相似，此處不在說明。

4.3加分減分電路

回答完畢后，主持人根據選手的回答正確與否進行得分或者減分的操作（基礎分為50）.

對于50分為基礎分的加分或者減分電路，我們采用兩片74LS190級聯，通過最左邊的D觸發器置初數50，當我們按下J5時候，開始進行加計數或者減計數功能，此時只需要給兩片級聯的74LS190一個脈沖即可，所以需要兩個PB_NO開關，通過兩個D觸發器給芯片的D/U端置初值，當D=1時，實現減計數，當U=1，實現加計數。

參考文獻

[1]賈秀美.《數字電路硬件設計實踐》.北京：高等教育出版社，2008年.

[2]趙淑范.《電子技術實驗與課程設計》.北京：清華大學出版社，2010年.

[3]八路搶答器的設計與優化[J].胡鈺.信息系統工程.2015（11）

[4]基于Multisim的智力競賽搶答器電路設計[J].陳莉.電子技術與軟件工程.2015（18）

[5]8路搶答器的設計與仿真[J].馬雪濤.石家莊職業技術學院學報.2014（06）

[6]八路搶答器仿真及調試[J].李眉.通訊產業工程.2012（10）

作者簡介：

王瀟迪（一作），1999年2月出生，男，漢族，山東菏澤人，本科在讀，石河子大學機械電氣工程學院 研究方向：電氣工程及其自動化

齊先杰（二作），1999年10月出生，男，漢族，山東濟寧人，本科在讀，石河子大學機械電氣工程學院 研究方向：電氣工程及其自動化