数字抢答器设计.docx

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数字抢答器设计

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

Thedesignofdigitalansweringracer

ABSTRACT

Withthedeepeningofthescientificresearch,meansoflearningscience,technology,knowledgegettingmorenumerous.The figure vies for the answering deviceasatoolhasbeenwidelyusedintheintelligenceandknowledgecompetitionsituation.Therefore,thedesignofthefigure vies for the answering deviceisbecomingahotspotofresearch.Basedoncommon-usedseriesofintegratedcircuit ,thispaperdesignamulti-functiondigitaldisplayresponder.Theansweringrace’sfunctionincludestiming,counting,andalarming,besidesthebasicfunctionofanansweringracer.Consideredcircuitcomposition,functionanddesignideasinthedesignprocessoftheeight-wayresponder.Thedesignedbuzzerismainlycomposedofviestoanswerfirstmodule,timingmoduleandalarmingmodul.ThroughtheMultisim10tocarryonthedesignofsimulation,theexperimentalresultsshowwhen thetimeofbuzzerhaspreset,thesystemwillcompleteautomaticcountdown.Ifnobodyanswerthequestionontime,thealarmwillgiveoutsomesound,helpingthehostknowtheraceinthisturnisofnouse,sothefunctionofalarmingisachieved.

Keywords:

eight-wayresponder;Multisim10;alarming;digitaldisplay

目录

一、引言2

1.1研究背景及意义2

1.2研究现状3

1.3本文主要工作4

二、Multisim10以及抢答器的简介5

2.1Multisim10的简介5

2.1.1Multisim10界面基本操作5

2.1.2Multisim10使用的注意事项9

2.2抢答器的简介9

2.2.1抢答器的需求分析9

2.2.2抢答器的工作流程9

三、电路设计的具体实现12

3.1系统概述12

3.1.1抢答器的组成框图12

3.1.2抢答器的基本功能以及扩展功能13

3.2单元电路设计和分析14

3.2.1抢答电路的设计14

3.2.2定时电路的设计15

3.2.3报警电路的设计17

3.2.3整机电路17

四、仿真实验19

4.1　抢答电路仿真19

4.2　定时电路仿真20

4.3　报警电路仿真21

4.4　系统故障的分析23

4.1.1抢答锁存显示电路故障——开路23

4.1.2定时显示报警电路故障——短路23

4.1.3时钟信号产生电路故障——开路24

五、总结26

致谢27

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[2][3]，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。

1.2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。

二、Multisim10以及抢答器的简介

2.1Multisim10的简介

Multisim[6-7]是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnologies，简称IIT公司，原ElectronicsWorkbench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（ElectronicsWorkbench），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、multisim7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（NationalInstrument，简称NI公司），美国NI公司于2006年初首次推出Multisim9.0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。

NIMultisim10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。

2.1.1Multisim10界面基本操作

1.启动Multisim10

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。

图2-1Multisim10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“GlobalPreferences”，出现图2-3的对话窗口，Symbolstandard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。

图2-2编辑界面图

图2-3选项窗口

（a）ANSI中的电阻（b）DIN中的电阻

图2-4Symbolstandard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

4.仪表库操作

Multisim中的仪表调用十分简单，从仪表库中单击要调用的仪表，光标附着仪表，移动光