多功能8路数字抢答器的设计与仿真实现宋朝君云南广播电视大学机械电子工程学院云南昆明650223摘要：本文详细阐述了一种集抢答、定时°、报警，数码显示、能够自锁的多功能8路数字抢答器的设计思路，并采用EDA技术进行了电路设计与仿真，仿真结果证明该电路设计合理,具有比较可靠的工作方式和更强的适用性，达到了预期的设计目的和要求，在实际牛活中具有很强的实用性。关键字：抢答器；编码；锁存器；译码；555秒脉冲产生电路；计数器：TN8720引言冃前，形式多样的抢答器已广泛应用于知识竞赛和文娱活动等场合，为各种竞赛增添了知识性、娱乐性和刺激性。为了实现竞赛的公平公正，需要设计一种性能稳定可靠、成木低、技术先进的竟赛抢答器。传统的电子产胡设计需经过方案论证、原理设计、试验验证等儿个过程才能完成。即消耗财力、物力和人力，又消耗吋间，影响了产品投入市场的时间。随着EDA软件的出现，人们可以利用EDA软件来设计电子产品，直接在软件中进行电路的设计并能同步的进行电路功能的仿真，大人地缩短了设计周期，节省了很多的设计费用。本设计就是借助EDA软件设计了一款8路多功能数子抢答器。系统以数字集成芯片为基础，设计思路简单，电路功能齐全，具冇可靠准确的判别能力，计时精确，使用简单等特点。可满足抢答器的实际使用要求。1•抢答器实现的功能与总体设计1.1基本功能a.主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。该设计用开关J9来实现。b.该抢答器同时供8名选于•，各用一个抢答按钮，按钮的编号分别用8个按钮J1-J8表示,与选手的编号相对应。c.该抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在七段数码管上显示选手号码，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。1.2扩展功能a.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人根据题目的要求可以白己设定（如20s）o当主持人启动”开始”键后，定时器进行到计时显示，参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答冇效，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止;超过定时时间无人抢答，关闭抢答器抢答功能。b.倒计时提醒电路，比如倒计时设定到5S,蜂鸣器就会发生，二极管等会闪烁，提醒选手加快时间。c.抢答器报警电路，一旦有选手在规定的时间内抢答，蜂鸣器就会发声，提醒选手和主持人注意。如果在规定的时间内无人抢答，到时间结束也要驱动报警电路，禁止任何人抢答,蜂鸣器也会发声提示。1.3总体设计根据要求设计了抢答器的总体设计结构图如图1所示，由图可知该抢答器主要有定吋电路、控制电路、优先编码电路、数据锁存电路、译码显示电路、倒计时提醒电路和抢答报警电路等儿个主要核心电路组成。定时电路报警电路主持人控制开关图1总体设计机构图倒计时提隈电路译码显承译円星示2•抢答器设计原理2」基本抢答器电路设计基本抢答器主要有数据锁存器74LS373.优先编码器74LS147.译码器74LS47及共阳七段数码管组成。控制电路由八输入与非门74LS30和罪门74LS04六反相器及74LS32二输入或门实现，用上述器件设计成的电路原理图如2所示。图2基木抢答器原理图74LS373的控制端有两个，~0C为H电平,输出为高阻态,~0C为L电平,正常输出；ENG为H电平，数据由D传递到Q输出，ENG为L电平，数据锁存。本设计的数据锁存器电路，〜0C为低电平，8个输入的数据，低电平有效。J9为主持人清零端，当所有选手没有抢答时，J9闭合，ENG为I,数码管显示0,实现淸零功能。J9断开，一旦有选手抢答，ENG为0,数据实现锁存。74LS147为10线-4线编码器，输入输岀都是低电平有效，本设计只冇8个选手，因此9输入接高电平。74LS147输出也是低电平冇效，经过4个非门驱动74LS47七段显示译码器，74LS47的输出为低电平有效，即输出为0时，对应字段点亮；输出为I时对应字段熄灭。因此后面一定要采用共阳极数码管显示。2.2定时电路设计该部分主要由555秒脉冲产生电路、1进制同步加减计数器74LS192实现减法计数电路、74LS47译码电路和2个7段数码管即相关电路组成，如图3所示。555秒脉冲产生电路输出的秒信号作为74LS192输入CP,实现减法计数。节口主持人先根据抢...