1、1数字抢答器设计摘 要随着科学研究的不断深入，学习科学、技术、知识的手段日益增加。抢答器作为一种工具，在智力和知识竞赛场合已经得到了广泛的应用。因此，抢答器的设计成为研究的热点。本文基于 74 系列的常用集成电路设计了一种多功能数显抢答器，该抢答器除了具有基本的抢答功能之外，还具有定时报警、数显的功能。在设计的过程中考虑了八路抢答器，的电路组成、设计思路及功能。抢答器主要由抢答模块、定时模块和报警模块组成，利用 Multisim10 软件对所设计的电路进行仿真，结果得到当预设过供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂
2、鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。关键词：八路抢答器；EDA；Multisim10；报警；数显The design of digital answering racerABSTRACTWith the deepening of the scientific research, means of learning science, technology, knowledge getting more numerous.The figure vies for the answering device as a tool has been widely used in the int
3、elligence and knowledge competition situation. Therefore, the design of the figure vies for the answering device is becoming a hot spot of research. Based on common-used series of integrated circuit ,this paper design a multi-function digital display responder. The answering races function includes
4、timing, counting, and alarming, besides the basic function of an answering racer. Considered circuit composition, function and design ideas in the design process of the eight-way responder. The designed buzzer is mainly composed of vies to answer first module, timing module and alarming modul. Throu
5、gh the Multisim10 to carry on the design of simulation, the experimental results show when the time of buzzer has preset, the system will complete automatic countdown. If nobody answer the question on time, the alarm will give out some sound, helping the host know the race in this turn is of no use,
6、 so the function of alarming is achieved.2Keywords:eight-way responder; Multisim10; alarming; digital display 目 录一 、引言 .21.1 研究背景及意义 .21.2 研究现状 .31.3 本文主要工作 .4二 、Multisim10 以及抢答器的简介 .52.1 Multisim10 的简介 .52.1.1 Multisim10 界面基本操作 .52.1.2 Multisim10 使用的注意事项 .92.2 抢答器的简介 .92.2.1 抢答器的需求分析 .92.2.2 抢答器的工作
7、流程 .9三 、电路设计的具体实现 .123.1 系统概述 .1233.1.1 抢答器的组成框图 .123.1.2 抢答器的基本功能以及扩展功能 .133.2 单元电路设计和分析 .143.2.1 抢答电路的设计 .143.2.2 定时电路的设计 .153.2.3 报警电路的设计 .173.2.3 整机电路 .17四 、仿真实验 .194.1 抢答电路仿真 .194.2 定时电路仿真 .204.3 报警电路仿真 .214.4 系统故障的分析 .234.1.1 抢答锁存显示电路故障 开路 .234.1.2 定时显示报警电路故障 短路 .234.1.3 时钟信号产生电路故障 开路 .24五、总结
8、.26致谢 .274参考文献 .28一 、引言1.1 研究背景及意义当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。抢答器作为一种能够直观、精确、公正地判断抢答者的机器已经普遍出现在人们日常竞赛和文体娱乐活动中，它为各种竞赛添加了刺激性、娱乐性，同时在一定程度上丰富了人们的业余生活。而现在的抢答器有着数字化 1，智能化的方向发展 23，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场。本抢答器通过十分巧妙的设计仅用两块数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结
9、构清晰，成本低、制作方便等优点，并且还有防作弊功能。因此，我们制作了这款简易八路抢答器屏弃了成本高，体积大，而且操作复杂。我们采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，因而本抢答器具有显示直观，不需要人干预的特点。而且在显示时抢答器会发出叮咚声使效果更为生动。工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。51.2 研究现状随着我国抢答器市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。了解国内外抢答器生产核心技术的研发动向、工
10、艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。目前市场上抢答器种类繁多，功能各异，价格差异也很大。那么选择一款真正适合的抢答器就非常重要。抢答器一般分为电子抢答器和电脑抢答器 4-5。电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由数字电子集成电路组成，其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。语音记分抢答器是由一个抢答器的主机、主机的显示屏以及选手的记分显示屏等构成，具有记分等功能。电子抢答器多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。电脑抢答器又分为无
11、线电脑抢答器和有线电脑抢答器。无线电脑抢答器的构成是由：主机和抢答器专用的软件和无线按钮。无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。有线电脑抢答器也是由主机和电脑配合起来，电脑再和投影仪配合起来，利用专门研发的配套的抢答器软件，可以十分完美的表现抢答的气氛。抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作,可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块,而专用集成块的购买又很困难。而本文所设计的多功能抢答器 数码显示八路抢答器具有电路简单，元件普通，易于购买等优点,很好地解决了制作者制作困
12、难和难于购买的问题。且在国内外已经开始了普遍的应用。1.3 本文主要工作本文基于传统的电路设计分析，利用 74 系列常用集成电路设计了一种多功能数显抢答器。该抢答器可 同 时 供 8 位 选 手 或 8 个 代 表 队 参 赛 ， 每 队 各 用 一 个 抢 答 器 按 键 ， 抢 答 器 具备 的 功 能 有 ： （ 1） 节 目 主 持 人 可 以 通 过 设 置 控 制 开 关 来 控 制 系 统 的 清 零 和 抢 答 开 始 。 （ 2）抢 答 器 还 具 有 数 据 锁 存 和 显 示 功 能 。 抢 答 开 始 后 ， 若 有 人 按 动 抢 答 器 按 键 ， 编 号 立 即
13、锁 存 ，并 显 示 出 选 手 的 号 码 ， 同 时 给 出 音 响 提 示 。 此 外 要 封 锁 其 它 输 入 电 路 ， 禁 止 其 它 选 手 抢 答 ；（ 3） 抢 答 器 具 有 定 时 抢 答 功 能 。 即 每 次 抢 答 的 时 间 可 以 由 主 持 人 设 定 。 当 主 持 人 启 动 开 始后 ， 要 求 定 时 器 减 计 数 。 参 赛 选 手 在 规 定 的 时 间 内 抢 答 有 效 ， 如 果 无 人 抢 答 则 本 次 无 效 。67二 、Multisim10 以及抢答器的简介2.1 Multisim10 的简介Multisim6-7是加拿大图像交互
14、技术公司（Interactive Image Technologies，简称 IIT 公司，原 Electronics Workbench 公司）推出的基于 Windows 的虚拟仿真软件，适用于板级的模拟电路板和数字电路板设计。Multisim 软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA 工具软件。作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，Multisim 是一个完整的集成化设计环境。为适应不同的应用场合，Multisim 推出了许多版本适应不同用户的需要。Multisim 软件结合了直观的捕捉和强大的功能仿真，可以对所设计的电路进行全面验证。Multisim 软件是迄今为止，在
15、电路级仿真张表现最为出色的软件，有了 Multisim 软件就相当于拥有了一个设备齐全的实验室，可以非常方便的从事电路设计、仿真、分析等工作。Multisim 软件前身是 IIT 公司在 20 世纪八十年代后期推出的电路仿真软件EWB（Electronics Workbench），后来，EWB 将原先版本中的仿真设计模块更名为multisim,之后又相继推出了 multisim2001、multisim 7 等各个版本。2005 年以后，加拿大 IIT 公司隶属于美国国家仪器公司 (National Instrument，简称 NI公司) ，美国 NI 公司于 2006 年初首次推出 Mult
16、isim9.0 版本。目前最新版本是美国 NI 公司推出的 Multisim10。相对于其它 EDA 软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，并且提供更加丰富的元件库、仪表库和各种分析方法。完全满足电路的各种仿真需要。NI Multisim10 软件则不仅仅局限于电子电路的虚拟仿真，其在 LabVIEW 虚拟仪器、单片机仿真等技术方面都有更多的创新和提高，属于 EDA 技术的更高层次范畴。2.1.1 Multisim10 界面基本操作1.启动 Multisim 10双击桌面上的 Multisim 快捷方式或选择程序菜单中的 Multisim 选项，即可进入，进入界面如图 2-1 所示。8图 2
17、-1 Multisim10 启动界面2.Multisim 编辑界面编辑界面中各窗口功能如图 2-2 所示。其中软件选项的设置可单击“主菜单栏”中的“option”选项，选择“Global Preferences”，出现图 2-3 的对话窗口，Symbol standard选项中 ANSI 中的电阻符号如图 2-4 中的(a)图所示， DIN 中的电阻符号如图 2-4 中的(b) 图所示。9图 2-2 编辑界面图图 2-3 选项窗口10（a）ANSI 中的电阻 （b）DIN 中的电阻图 2-4 Symbol standard 选项电阻符号的表达3.元器件库的操作元器件库中元件符号所对应的元件名称如图 2-1 所示。图 2-5 元件符号及其名称
