8路抢答器设计仿真

8路抢答器的设计与仿真

【摘要】该电路具有设计思路清晰、原理简单、易于实现，成本低廉等优点，有助于初学者对常用元器件的工作原理、特性、主要参数掌握，通过对有关集成电路的应用及电路仿真，促进他们的设计、应用能力。

【关键词】抢答电路，解锁电路，提示音电路

一、电路总体设计要求：1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮0-7表示。2.设置一个系统“清除”和抢答控制“开始”开关s，该开关由主持人控制。3.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led数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。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。

二、抢答器电路的组成

数字抢答器总体方框图。如图1所示。其工作原理为：接通电源后，主持人按下“清除”按钮，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，主持人宣布“开始”，同时松开“清除”按钮，抢答器处于工作状态。有选手按下抢答按钮时，抢答器完成触发锁存、编号显示、扬声器提示功能。当一轮抢答之后，抢答电路禁止二次抢答、数码显示器显示选手编号。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”按钮开关。

三、单元电路设计

1、开关阵列电路

该电路由9路开关电路所组成，每一位竞赛者和主持人分别对应一组开关。开关为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。图2所示为9路开关阵列电路，r0～r8为上拉和限流电阻，0～7按钮为选手按钮，“清除”按钮为主持人按钮。当任一开关按下时，相应的输出为低电平，否则为高电平。

2、触发锁存、解锁电路。图3所示为8路触发锁存电路。图中，74hc373为8d锁存器，开启电源后，当所有开关均未按下时，锁存器输出全为高电平，经8输入与非门u5和与非门u4与非后的反馈信号仍为高电平，该信号作为锁存器使能端控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态；当0～7号任一选手按下按钮开关时，输出信号中必有一路为低电平，则反馈信号变为低电平，锁存器刚刚接收到的开关被锁存，这时其它开关信息的输入将被封锁；一轮抢答结束后，由主持人按下清除按钮，使与非门u4的1号引脚变为低电平，反馈信号变为高电平，对d锁存器进行解锁。

3、编码电路。编码器采用74ls147为10-4线优先（高位优先）编码器，当任意输入为低电平时，输出为相应的输入编号的8421

码（bcd码）的反码。

4、译码驱动及显示电路。编码器实现了对开关信号的编码并以bcd码的形式输出。为了将编码显示出来，需用显示译码电路将编码器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的

电流。一般这种译码通常称为7段译码显示驱动器。74ls48为译码器，输入bcd码时经译码后使数码管显示数字0，1，…9。为了使

译码后数码管能显示数字，该电路将译码器的d端输入接74373的锁存控制输入端，数字被锁存时，该端为低电平，数码管为正常显示数字；允许数据输人时，74373的11脚为高电平，经过译码后数码管不显示，这样正好满足了电路的要求。数码管为共阴七段数码管。

5、提示音电路。提示音电路采用如图6所示电路，由555定时器和与门构成。其中555构成多谐振荡器，其输出信号与74ls373输出信号经8输入与非门后的输出信号（pr）相与后推动扬声器。pr为控制信号，当pr为高电平时（有选手按下按钮时），扬声器工作，发出“嘀、嘀、嘀…”的声音；反之，扬声器停止工作。

四、电路的仿真

在proteus软件isis电路图中，点击左下角仿真开关。抢答器处于工作状态，如果有任一选手按下按钮，数码显示器上显示对应选手的号码，同时提示音电路发出“嘀、嘀、嘀…”的声音；一轮抢答结束后，主持人按下清除按钮，数码显示器熄灭，提示音电路停止工作，抢答器处于工作状态，等待下一轮抢答。仿真过程中，电路功能相当稳定，不会出现乱码或不显示的现象，且显示清晰，并能听到清脆的告警声音。由于proteus里各元器件选择范围广，参数修改方便，不会同实际操作那样因元器件参数不对或规格不对，而多次地拆换元器件，造成毁坏元器件和印刷电路板，从而极大的简化在硬件上的调试工作，大幅度节省制作电路板的时间，也为开发电路板奠定了的基础。