基于Multisim 10的16路競賽搶答器設(shè)計(jì)與仿真

摘要：應(yīng)用Multisim 10軟件對16路競賽槍答器進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。該16路競賽搶答器主要由鎖存器、優(yōu)先編碼器、同步可逆計(jì)數(shù)器、加法器、比較器、555定時器、數(shù)碼管等主要元件構(gòu)成。結(jié)果表明，該方法仿真效果真實(shí)、準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)出的16路競賽搶答器具有實(shí)用性強(qiáng)，操作簡單，成本低廉的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：Multisim 10；16路競賽搶答器；電路設(shè)計(jì)；Protel

競賽搶答器系統(tǒng)是工廠、學(xué)校和電視臺等單位舉辦各種智力競賽等娛樂活動中經(jīng)常使用的重要基礎(chǔ)設(shè)備之一。目前設(shè)計(jì)搶答器的方法很多，采用EDA可以更加快速、靈活地設(shè)計(jì)出符合各種要求的搶答器。其中，周殿鳳提出的16路智力競賽搶答器設(shè)計(jì)方案中顯示器是從0～15顯示選手的編號，這不符合實(shí)際競賽使用時對選手從1～16進(jìn)行編號的習(xí)慣，不利于實(shí)際推廣使用。以文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，對其核心電路進(jìn)行了改進(jìn)，并基于Multisim 10軟件平臺設(shè)計(jì)開發(fā)了16路競賽搶答器系統(tǒng)，使得顯示器上能從1～16正確顯示選手的編號。此外，還設(shè)計(jì)了搶答倒計(jì)時最后5 s報(bào)警提示電路和計(jì)分器，計(jì)分器用于各參賽選手的加分和減分。這種設(shè)計(jì)思路清晰，電路功能齊全，可滿足搶答器的實(shí)際使用要求。

1 Muitisim 10簡介
Multisim 10是美國NI公司推出的電子線路仿真軟件的新版本。Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件以及電子與電工儀器和儀表，通過軟件將元器件和儀器集合為一體，適用于板級的模擬／數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。此外Multisim 10軟件在LabVIEW虛擬儀器、單片機(jī)仿真等技術(shù)方面都有更多的創(chuàng)新和提高，屬于EDA技術(shù)的更高層次范疇。

2 總體設(shè)計(jì)思路
2．1 16路搶答器的功能要求
(1)同時供16名選手參加比賽。選手的編號為1～16，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號分別用16個按鈕S1～S16表示，與選手的編號相對應(yīng)。
(2)給主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。
(3)搶答器具有鎖存與顯示功能。在主持人將系統(tǒng)復(fù)位發(fā)出搶答指令后，若參賽者按搶答按鈕，則組別顯示電路顯示出搶答者的組別，同時蜂鳴器發(fā)出“嘀”的報(bào)警音響。此時電路具備自鎖存功能，使別組的搶答開關(guān)不起作用。
(4)搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定(如30 s)。當(dāng)主持人啟動“開始”鍵后，定時器開始減計(jì)數(shù)并顯示。參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，蜂鳴器報(bào)警并封鎖輸入電路，禁止選手超時搶答，定時顯示器上顯示“00”。
(5)設(shè)置計(jì)分電路。每組在開始時預(yù)置分?jǐn)?shù)(如100分)，搶答開始后由主持人控制，答對加分，答錯減分。
2．2 系統(tǒng)原理框圖
系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

3 電路設(shè)計(jì)及仿真
搶答器由搶答電路、定時電路、報(bào)警電路、時序控制電路和計(jì)分電路五部分組成。