基于Multisim 10 的四路智力抢答器仿真设计
摘要：智能竞赛抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判断出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只是由三个三极管、可控硅、发光管等器件组成的，能通过发光管的指示辨认出选手号码。现在大多数智能抢答器都是由单片机或数字集成电路构成的，并且新增了许多功能，如选手号码显示，抢按前或抢按后的计时，选手得分显示等功能。
四路智力抢答器主要由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路，倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时音响产生。主持人开始时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。这次的课程设计是基于Multisim10的四路抢答器的仿真设计，Muitisim10仿真软件界面直观，操作方便，将电路图实现的功能很直观的显示在界面中。
关键词：抢答器；脉冲；锁存；显示电路；Multisim10。
1引 言
目前市场上有很多系列的抢答器，但总体功能都是大同小异的。一般都能具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警、屏幕显示、按键发光等功能。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智能抢答器就非常重要。
目前多数抢答器存在3个不足之处:第一，现场线路连接复杂。因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。第二，电路复杂。因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。
这次设计的就是智力抢答器，设计目的是为了让我们对电子的一些相关知识有一些感性认识，巩固理论基础知识，并且掌握multisim软件对程序电路进行仿真。
2 设计任务和要求
2.1 设计任务
设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器鸣响。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器鸣响，倒计时停止。
2.2 设计要求
设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器，具体要求如下：
（1）4名选手编号为:1,2,3,4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。
（2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（编号显示、数码管熄灭）和抢答的开始。
（3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，扬声器给出音响提示，同时封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
（4）抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，要求定时器开始倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，此时扬声器发出0.5秒音响，同时定时器停止倒计时，显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
（5）如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。
3.总体方案设计
3.1方案一
定时抢答器的总体框图如图1所示，电路由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路，倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上，同时产生相应的音响效果。
所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下工作：
A、优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；
B、扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；
C、控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；
D、控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下抢答。
参考文献
1）王幸之《AT89 系列单片机 原理与接 口技术》[M].北京北京航空航天大学出版社，2004.
3）李敏波《数字设计原理》北京：清华大学出版社. 2003
4）王连英《基于Multisim 10的电子仿真实验与设计》.北京电子工业出版社. 2009
5）陈尔绍《电子控制电路实例》北京电子工业出版社.2002
6）蒋黎红,黄培根.《电子技术基础实验&Multisim 10仿真》. 北京电子工业出版社. 2010
7）祁寄帆《数字电子技术》北京人民邮电出版社2005
课题需要完成的任务
设计制作一个四路智力抢答器，要求该系统能具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警、屏幕显示、按键发光等功能。
1、可行性方案分析及方案论述。
2、控制电路的基本结构及性能、工作原理图。
3、各模块电路设计。
4、用LED数码显示。
5、用Multisim 10进行仿真。
6、毕业设计小结。
