基于Multisim的智力竞赛抢答器

电子技术课程设计报告题目：基于Multisim的智力竞赛抢答器的设计与仿真学生姓名：马珂学生学号：1305010323年级：2013级专业：通信工程班级：2013（2）指导教师：张水锋电子工程学院制2015年3月第1页基于Multisim的智力竞赛抢答器的设计与仿真学生：马珂指导教师：张水锋电子工程学院通信工程专业1设计任务与要求1.1设计的任务设计一个四人参赛用的数字竞赛抢答器，通过数显、灯光、音响等多种手段判断抢答优先权。采用multisim软件进行电路图的绘制以及仿真，用七段锁存译码驱动集成电路CD4511、LED数码显示管、编码二极管、电阻、74LS08N、74LS00N、74LS04以及蜂鸣器等实现四路智力抢答器。1.2设计的要求（1）4名选手编号为：1、2、3、4，各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，分别为J1，J2，J3，J4。（2）给主持人设置一个控制按钮j5，用来控制系统清零和抢答的开始。（3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。1.3设计的结构与原理（1）四路智力抢答器电路由四大部分组成：抢答编码电路、译码数显电路、优先锁存门控电路、声响报警电路组成。所用的器件主要有锁存器74LS08N、译码器4511BP_5V（即CD4511）、LED数码管、蜂鸣器等。（2）抢答电路中主持人通过开关K控制锁存器，当主持人开关打在高电平1时，抢答开始，J1、J2、J3、J4四位选手按下抢答开关即可在数码管上显示该组的组号并且锁存，其他各组再抢答均无作用。2方案原理电路设计2.1各单元分电路（1）译码数显电路（功能是将收到的BCD码译码成十进制数并通过数码管显示出来）第2页图1译码数显电路（2）抢答编码电路（功能主要是任意按下一个按键都可以编成BCD码）第3页图2抢答编码电路（3）优先锁存门控电路（主要功能是当任意一个按键被按下时锁存相应的编号及允许抢答和清零复位的功能）图3优先锁存门控电路（4）声响报警电路（功能主要是在抢答成功后发出声响以示抢答成功）第4页图4声响报警电路2.2特殊元件介绍（1）译码器图5译码器BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：5脚是锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。DA、DB、DC、DD、为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。（2）蜂鸣器第5页图6译码器蜂鸣器BUZZER当有一个高电平施加在蜂鸣器上时蜂鸣器就会发出声音，用于提醒抢答成功。（3）七段数码显示管图7七段数码显示管7段数码管是由7个独立的二极管采用共阴或共阳的方法连接而成。通常将这7个独立的二极管做成a、b、c、d、e、f、g这7个笔划。通过一个7位的二进制电平信号就可以显示出想要的结果。例如，点亮二极管b、c，数码管将会显示数字1，点亮a、b、c、d、e、f、g，数码管将会显示数字0。所以，数码管的显示需要有7根连线。2.3总电路原理图第6页图8总电路原理图3安装调试与仿真利用mulsitim连接电路进行仿真。（1）当选手1按下按钮时，他面前的灯闪烁一次（微动开关自带红色闪灯），同时数码管显示他的编号1。Mulsitim仿真图如下所示第7页图91号抢答成功图（2）当选手2按下按钮时，他面前的灯闪烁一次（微动开关自带红色闪灯），同时数码管显示他的编号2。Mulsitim仿真图如下所示图102号抢答成功图第8页（3）当选手3按下按钮时，他面前的灯闪烁一次（微动开关自带红色闪灯），同时数码管显示他的编号3。Mulsitim仿真图如下所示图113号抢答成功图（4）当选手4按下按钮时，他面前的灯闪烁一次（微动开关自带红色闪灯），同时数码管显示他的编号4。Mulsitim仿真图如下所示第9页图124号抢答成功图（5）主持人开始与清零调试。Mulsitim仿真图如下所示图13主持人清零图第10页图14主持人开始图4性能测试与分析电路设计如以上所示，利用Multisim进行仿真，仿真结果和设计要求相符。当抢答者按下面前的按钮时，闪灯闪烁一次，同时数码管显示对应序号，并且直至总复位开关清零为止；当总复位开关再次按至开始按钮时，才开始下一次抢答。通过对系统的功能和参数都符合设计的要求。抢答器具有第一个抢答信号的鉴别锁存及显示功能。即有抢答信号输入时，锁存相应的编号，并在LED中显示出来，同时扬声器发出声响，此时在按其他任何一个抢答器开关均无效，优先抢答选手的编号一直保持不变，直到主持人将系统清零为止。5结论与心得此次设计过程中，我对所使用到的器件和思想有了更深刻的认识。把所学的东西和实际结合起来，这是学有所用的一种体现。通过这次设计我学到了知识，开阔了思路，增加了考虑问题的角度。此次设计圆满完成，但也有不足之处。例如，当数码管的输入电阻过大时，数码管将不能正常显示。通过此次设计，我们进一步加深了对数字电路知识的认识与理解，掌握了四人智力竞赛抢答器电路的设计与调试方法。更加熟练的运用Multisim仿真软件，并学习了运用软件测试、调试、改进电路。培养了独立思考、分析、解决问题的能力，并培养了我们的动手能力。最后，我要感谢老师的指导，谢谢。6参考文献[1]刘文武.基于multisim10的16路智力竞赛抢答器的设计与仿真[J].厦门理工学院学报,2012,1.第11页[2]罗映祥.基于multisim的智力竞赛抢答器的设计与仿真[J].微计算机信息,2011,9.[3]蒋黎红.模电数电基础实验及multisim7仿真[M].浙江大学出版社,2007,3.第12页指导教师评语成绩（60%）指导教师签字：年月日答辩过程及评价成绩（40%）答辩小组签字：年月日院综合意见综合成绩分管院长签字（盖章）：年月日