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摘 要:介绍的是基于Multisim14来进行设计与仿真的八路抢答器,在windows的系统下,Multisim14软件具备了一个比较完整的集成化设计环境,运用74LS373,74ls147,74ls190,D触发器,蜂鸣器,PB_NO开关、数码管显数器,555定时器等器件完成八位抢答器设计,主要由开关无线模块、锁存电路及编码译码电路、抢答,回答,开始及结束灯光指示电路、抢答回答倒计时电路、加减分计数电路和抢答开始及结束报警电路构成。该设计的效果真实、准确,具有简单、实用、操作方便、物美价廉等特点。
关键词:无线模块;锁存电路;编码译码电路;倒计时电路;加减分计数电路;报警电路
1 引言
在信息化高度发展的今天,日常娱乐活动多元化。知识竞赛、娱乐比赛更是在大众中流行,且多以多人竞赛抢答的方式进行,而在抢答过程中,为了清楚的知道谁先抢到以及抢答、回答时间,回答问题的正确和失败后每个人的分数,我们设计了一个八位抢答器,避免人为主观判断而产生的争议,使比赛更加公平。八位抢答器的设计充分利用了集成电路功能全面、可靠性高、实用性强的特点,来完成设计功能。而且为了使电路简化,采用无线发射和无线接收的形式,将其用在多路抢答器上,克服了有线电缆连接时繁琐的接线导致信号延时的问题。
2 方案论证
依据要求,设计的电路结构框图如图1所示。本设计的八位抢答器采用常用的数字元器件和部分TTL门电路组成,设计的要求:
设计一个抢答器同时可供8名选手比赛。有一个抢答控制和复位清除开关,该开关由主持人控制,每轮比赛当第一位选手抢答后,在数码管上显示,并自锁,同时回答倒计时启动参赛选手回答,主持人根据回答的正确性进行计分。选手的初始分值均为50分,答对加一分,答错减一分。
3 抢答器总体方框图
搶答器总体方框图如图2所示,接通总电源以后,各电路开始工作,抢答器就位,抢答的数码管显示零,抢答倒计时数码管显示“30”,准备倒计时,在主持人按下抢答开始开关前,任何抢答都是无效的,且回答倒计时数码管显示“60”。当主持人按下抢答开始开关时,产生一个上升沿脉冲使D触发器工作输送信号给30s抢答倒计时,使30s抢答计数器开始倒计时。在30s倒计时期间无人回答,本轮比赛结束继续下一轮。若在倒计时期间,有人回答,输入信号进入锁存器,剩下抢答都无效,30s倒计时停止,60s倒计时开始,回答完毕后,选手按下回答完毕按钮,60s倒计时停止,产生报警信号提示主持人回答完毕,若60s内选手没有按下,60s时计数器自动停止。然后主持人根据回答的正确性进行加减分操作,一轮比赛以后,主持人按下复位按钮,全部回到初始状态(除计分器)。
4 总体设计及仿真展示
4.1锁存电路及编码译码以及倒计时电路仿真
当主持人按下开始按钮后,抢答倒计时开始,选手3按下按钮,30s倒计时结束,仿真图如图4.
接通电源时,主持人按下开始按钮后,选手没有动作,74LS373没有输入信号,全是高电平通过非门以后全是低电平显示编号0,当选手开始抢答时,输入信号为低电平,由于74LS373低电平有效,输入信号产生一个上升沿的脉冲使触发器的Q’由“1”变成“0”控制74LS373的使能端使输入信号锁存,并通过74LS147进行编码,再通过非门把低电平变成高电平给数码管就可以显示选手的编号。抢答倒计时是通过两片74LS190级联进行倒计时的,我们置倒计时初数为30,只需要讲第二个74LS190的输入端A和B分别接高电平,第二个剩下和第一个的剩下全部悬空即可满足置初数为30.当抢答者按下按钮时,第二个D触发器的Q’产生高电平,此时通过与门给第一个74LS190的CLK给一个频率为1HZ的脉冲信号(秒信号),开始减计数,当计数到“00”的时候,通过RCO端的低电平使与门不再导通秒信号,倒计时停止。
4.2倒计时电路
当选手三按下按钮后,回答倒计时开始(60s),当选手回答完毕后,按下回答完毕按钮,倒计时停止。
回答倒计时与抢答倒计时原理相似,此处不在说明。
4.3加分减分电路
回答完毕后,主持人根据选手的回答正确与否进行得分或者减分的操作(基础分为50).
对于50分为基础分的加分或者减分电路,我们采用两片74LS190级联,通过最左边的D触发器置初数50,当我们按下J5时候,开始进行加计数或者减计数功能,此时只需要给两片级联的74LS190一个脉冲即可,所以需要两个PB_NO开关,通过两个D触发器给芯片的D/U端置初值,当D=1时,实现减计数,当U=1,实现加计数。
参考文献
[1]贾秀美.《数字电路硬件设计实践》.北京:高等教育出版社,2008年.
[2]赵淑范.《电子技术实验与课程设计》.北京:清华大学出版社,2010年.
[3]八路抢答器的设计与优化[J].胡钰.信息系统工程.2015(11)
[4]基于Multisim的智力竞赛抢答器电路设计[J].陈莉.电子技术与软件工程.2015(18)
[5]8路抢答器的设计与仿真[J].马雪涛.石家庄职业技术学院学报.2014(06)
[6]八路抢答器仿真及调试[J].李眉.通讯产业工程.2012(10)
作者简介:
王潇迪(一作),1999年2月出生,男,汉族,山东菏泽人,本科在读,石河子大学机械电气工程学院 研究方向:电气工程及其自动化
齐先杰(二作),1999年10月出生,男,汉族,山东济宁人,本科在读,石河子大学机械电气工程学院 研究方向:电气工程及其自动化
关键词:无线模块;锁存电路;编码译码电路;倒计时电路;加减分计数电路;报警电路
1 引言
在信息化高度发展的今天,日常娱乐活动多元化。知识竞赛、娱乐比赛更是在大众中流行,且多以多人竞赛抢答的方式进行,而在抢答过程中,为了清楚的知道谁先抢到以及抢答、回答时间,回答问题的正确和失败后每个人的分数,我们设计了一个八位抢答器,避免人为主观判断而产生的争议,使比赛更加公平。八位抢答器的设计充分利用了集成电路功能全面、可靠性高、实用性强的特点,来完成设计功能。而且为了使电路简化,采用无线发射和无线接收的形式,将其用在多路抢答器上,克服了有线电缆连接时繁琐的接线导致信号延时的问题。
2 方案论证
依据要求,设计的电路结构框图如图1所示。本设计的八位抢答器采用常用的数字元器件和部分TTL门电路组成,设计的要求:
设计一个抢答器同时可供8名选手比赛。有一个抢答控制和复位清除开关,该开关由主持人控制,每轮比赛当第一位选手抢答后,在数码管上显示,并自锁,同时回答倒计时启动参赛选手回答,主持人根据回答的正确性进行计分。选手的初始分值均为50分,答对加一分,答错减一分。
3 抢答器总体方框图
搶答器总体方框图如图2所示,接通总电源以后,各电路开始工作,抢答器就位,抢答的数码管显示零,抢答倒计时数码管显示“30”,准备倒计时,在主持人按下抢答开始开关前,任何抢答都是无效的,且回答倒计时数码管显示“60”。当主持人按下抢答开始开关时,产生一个上升沿脉冲使D触发器工作输送信号给30s抢答倒计时,使30s抢答计数器开始倒计时。在30s倒计时期间无人回答,本轮比赛结束继续下一轮。若在倒计时期间,有人回答,输入信号进入锁存器,剩下抢答都无效,30s倒计时停止,60s倒计时开始,回答完毕后,选手按下回答完毕按钮,60s倒计时停止,产生报警信号提示主持人回答完毕,若60s内选手没有按下,60s时计数器自动停止。然后主持人根据回答的正确性进行加减分操作,一轮比赛以后,主持人按下复位按钮,全部回到初始状态(除计分器)。
4 总体设计及仿真展示
4.1锁存电路及编码译码以及倒计时电路仿真
当主持人按下开始按钮后,抢答倒计时开始,选手3按下按钮,30s倒计时结束,仿真图如图4.
接通电源时,主持人按下开始按钮后,选手没有动作,74LS373没有输入信号,全是高电平通过非门以后全是低电平显示编号0,当选手开始抢答时,输入信号为低电平,由于74LS373低电平有效,输入信号产生一个上升沿的脉冲使触发器的Q’由“1”变成“0”控制74LS373的使能端使输入信号锁存,并通过74LS147进行编码,再通过非门把低电平变成高电平给数码管就可以显示选手的编号。抢答倒计时是通过两片74LS190级联进行倒计时的,我们置倒计时初数为30,只需要讲第二个74LS190的输入端A和B分别接高电平,第二个剩下和第一个的剩下全部悬空即可满足置初数为30.当抢答者按下按钮时,第二个D触发器的Q’产生高电平,此时通过与门给第一个74LS190的CLK给一个频率为1HZ的脉冲信号(秒信号),开始减计数,当计数到“00”的时候,通过RCO端的低电平使与门不再导通秒信号,倒计时停止。
4.2倒计时电路
当选手三按下按钮后,回答倒计时开始(60s),当选手回答完毕后,按下回答完毕按钮,倒计时停止。
回答倒计时与抢答倒计时原理相似,此处不在说明。
4.3加分减分电路
回答完毕后,主持人根据选手的回答正确与否进行得分或者减分的操作(基础分为50).
对于50分为基础分的加分或者减分电路,我们采用两片74LS190级联,通过最左边的D触发器置初数50,当我们按下J5时候,开始进行加计数或者减计数功能,此时只需要给两片级联的74LS190一个脉冲即可,所以需要两个PB_NO开关,通过两个D触发器给芯片的D/U端置初值,当D=1时,实现减计数,当U=1,实现加计数。
参考文献
[1]贾秀美.《数字电路硬件设计实践》.北京:高等教育出版社,2008年.
[2]赵淑范.《电子技术实验与课程设计》.北京:清华大学出版社,2010年.
[3]八路抢答器的设计与优化[J].胡钰.信息系统工程.2015(11)
[4]基于Multisim的智力竞赛抢答器电路设计[J].陈莉.电子技术与软件工程.2015(18)
[5]8路抢答器的设计与仿真[J].马雪涛.石家庄职业技术学院学报.2014(06)
[6]八路抢答器仿真及调试[J].李眉.通讯产业工程.2012(10)
作者简介:
王潇迪(一作),1999年2月出生,男,汉族,山东菏泽人,本科在读,石河子大学机械电气工程学院 研究方向:电气工程及其自动化
齐先杰(二作),1999年10月出生,男,汉族,山东济宁人,本科在读,石河子大学机械电气工程学院 研究方向:电气工程及其自动化