基于Multisim的多路抢答器的设计与仿真

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3 多路抢答器的设计

3.1多路抢答器的作用

多路抢答器在各种竞赛场合，电视娱乐节目中得到广泛应用。它能根据参赛选手的请求，很好的区分选手的先后顺序`并显示选手的编号。 3.2对路抢答器的工作原理

分析多路抢答器的设计要求，电路实现可采用单片机控制方式，也可采用数字电路控制方式。考虑到Multisim进行仿真设计，本系统电路选用数字控制方式。并根据设计要求，按单元电路分析电路的工作原理。

多路抢答器实现选手的按键抢答功能，电路应有开关输入电路，且开关应选用瞬态开关，以备下次继续抢答。

电路能显示参赛选手的序号，因此电路应能区分每个选手的输入开关序号，可选用编码器电路实现，并配备LED数码显示电路。

电路具有强答功能，因此系统应设计封锁电路，一旦检测到有按键输入，立即将其他各路输入封锁。

电路数码显示和语音提示可有主持人用轻触按钮解除，因此系统应设计清除电路，为下一次强大做准备。

考虑到系统采用数字控制方式，其控制器为时序电路，因此系统应有时钟发生电路，以产生系统所需要的时钟信号，时钟信号的频率可根据系统的分辨率确定。

电路还需要语音提示电路和信号只是电路。

按以上分析，可设计多路抢答器的原理框图如图3.1所示。

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图3.1 多路抢答器的原理框图

如图3.1所示，控制电路接收抢答输入信号，产生对应的信号灯驱动信号以及声音提示信号。抢答输入的开关信号经编码电路编码后，变成对应的代码，经数码显示电路显示出来。封锁电路通过检测抢答输入信号，将其他输入信号封锁，同时封锁编码电路，以防止编码显示其他输入信号。信号解除电路由主持人通过解除按钮，将数码显示清零并将现实的指示灯熄灭。声音提示电路对所有的抢答输入均起作用，一旦有抢答输入，声音提示电路通过喇叭发出一定频率的声音。信号灯驱动电路根据控制电路的输入产生对应抢答开关的驱动信号[7]。

3.3基于Multisim的多路抢答器的设计与仿真

在Multisim环境中设计多路抢答器，包括单元电路设计和总体电路设计。单元电路包括控制电路，封锁电路，编码电路，报警电路和指示灯驱动电路等部分。待单元电路设计完成以后，将单元电路封锁连接可得总体电路。 3.3.1单元电路设计

（1）控制电路设计

考虑到参赛选手有按键输入以后，多路抢答器要通过对应的指示灯显示，而且要保留显示状态，直到主持人清除为止，另外还要将其他选手的输入信号封锁。所以，系统的控制电路选用触发器可完成以上功能，控制电路如图3.2所示。

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图3.2 控制电路

如图3.2所示电路共选用8个D触发器，其8个输入端可供8个参赛选手使用。电路信号连接采用总线方式。触发器的异步输入信号1PR设为高电平，使该信号输入无效；异步输入信号1CLR接清除按键的输出信号，当主持人按清除按键时，1CLR为低电平，使输出清零。触发器的CLK信号接封锁电路的输出，当抢答器有选手抢答输入以后，封锁电路立即将系统的时钟脉冲封锁，此时触发器的CLK信号输入端无时钟输入，实现了封锁功能。控制电路经封装以后，可得到封装模块，如图3.3所示，其对应的引脚功能如表3.1所示。

图3.3 控制电路封装图

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表3.1控制电路的封装模块引脚功能表

3.3.2封锁电路

封锁电路的功能是在有抢答输入的情况下，将其他的抢答输入信号封锁。封锁电路如图3.4所示。

图3.4 封锁电路

如图3.4所示的封锁电路采用与门电路构成，一旦有抢答输入，则1A---2H这8个信号中，有1个为低电平，电路最后的非门输入为低电平，将时钟信号CLOCK封锁，封锁电路的输出CLK始终为高电平，这样就封锁了控制电路的时钟输入，是其他的抢答信号无法进入。该电路的封装模块如图3.5所示，其对应的引脚功能如表3.2所示。

图3.5 封锁电路的封装模块