基于Multisim 10的16路競賽搶答器設計與仿真

摘要：應用Multisim 10軟件對16路競賽槍答器進行設計與仿真。該16路競賽搶答器主要由鎖存器、優(yōu)先編碼器、同步可逆計數(shù)器、加法器、比較器、555定時器、數(shù)碼管等主要元件構成。結果表明，該方法仿真效果真實、準確，設計出的16路競賽搶答器具有實用性強，操作簡單，成本低廉的特點。
關鍵詞：Multisim 10；16路競賽搶答器；電路設計；Protel

競賽搶答器系統(tǒng)是工廠、學校和電視臺等單位舉辦各種智力競賽等娛樂活動中經(jīng)常使用的重要基礎設備之一。目前設計搶答器的方法很多，采用EDA可以更加快速、靈活地設計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計方案中顯示器是從0～15顯示選手的編號，這不符合實際競賽使用時對選手從1～16進行編號的習慣，不利于實際推廣使用。以文獻為基礎，對其核心電路進行了改進，并基于Multisim 10軟件平臺設計開發(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，還設計了搶答倒計時最后5 s報警提示電路和計分器，計分器用于各參賽選手的加分和減分。這種設計思路清晰，電路功能齊全，可滿足搶答器的實際使用要求。

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)字電路板的設計工作。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、單片機仿真等技術方面都有更多的創(chuàng)新和提高，屬于EDA技術的更高層次范疇。

2 總體設計思路
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。
(2)給主持人設置一個控制開關，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”的報警音響。此時電路具備自鎖存功能，使別組的搶答開關不起作用。
(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定(如30 s)。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器開始減計數(shù)并顯示。參賽選手在設定的時間內進行搶答，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)設置計分電路。每組在開始時預置分數(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 電路設計及仿真
搶答器由搶答電路、定時電路、報警電路、時序控制電路和計分電路五部分組成。