基于Multisim四路抢答器设计

电子技术 • Electronic technology104 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】Multisim 仿真 抢答器 CD4511 锁存1 引言美国国家仪器（National Instruments）有限公司推出了NI系列电子电路设计软件套件（Circuit Design Suit），Multisim12.0就包含其中，这是款非常实用的电子设计自动化（Electronic Design Automation）软件，被广泛的运用于电路设计、仿真和教学。

然而即使该软件集成了2000多个来自诸如飞利浦、美国国家半导体等知名厂商的最新数据库元件模型，依然难免缺漏。

以二十一世纪高职高专院校规划教材——《应用电子技术》中“四人抢答器电路”为例，如图1，此电子类教材中多有涉及的典型电路若不作修改，是不能被完美仿真的。

2 四路抢答器2.1 四路抢答器设计思路对抢答器具体的功能要求为：每一轮抢答的输出具有唯一性，即显示终端只显示最先按下的那个抢答键对应编号，只有通过解锁电路解锁才能进入下一抢答环节。

因此基本的抢答器应由开关阵列电路、编码电路、译码显示电路、锁存电路以及解锁电路五大部分组成，按图1电路的设计，得到图2模型。

这个成熟的电路利用CD4511的锁存端LE和消隐端实现信号锁存及解锁；利用二-四路抢答器在Multisim12中的完美仿真文/程珊十进制优先编码器CD40147实现按键编码。

然若用Multisim仿真有两个问题：a.信号不能锁存，软件中CD4511元件模型LE端锁存功能无效。

b.无CD40147芯片模型。

基于上述两点，对原电路的锁存和编码部分作出修改。

新设计思路为：a.增加74LS373设计一独立的锁存电路，一按下开关就将信号锁存起来；b.用74LS147替代CD40147。

模图1：四路抢答器图2：抢答器模型框图（1）图3：抢答器模型框图（2）（a）图4：开关阵列电路（b）Electronic technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 105图8：四路抢答器电路设计图图7：译码、显示电路型框图如图3。

基于M u l t i s i m四路抢答器设计HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】EAD实训课程设计报告课题基于multisim的四路抢答器设计教师专业 13电气工程及其自动化学号姓名2016、4、28一．设计题目基于Multisim四路抢答器设计二．主要内容设计4人数字式竞赛抢答器三．具体要求（1）在给定5V直流电源电压的条件下设计一个可以容纳四组参赛者的抢答器，组成设定一个抢答按钮供参赛者使用。

（2）设置一个系统清零和抢答控制开关K（该开关由主持人控制），当开关K被抢按下时，抢答开始（允许抢答），打开后抢答电路清零。

（3）抢答器具有一个抢答信号的鉴别、锁存及显示功能。

即有抢答信号输入（参赛者的开关中任意一个开关被按下）时，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示出来，同时扬声器发生声响。

此时再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除为止。

四．进度安排第一天上午：介绍设计所用仿真软件；布置任务，明确课程设计的完整功能和要求。

下午：图书馆查阅资料。

第二天全天：消化课题,了解设计要求，明确被设计系统的全部功能。

第三天全天：确定总体设计方案，画出系统的原理框图。

第四天全天：绘制单元电路并对单元电路进行仿真。

第五天全天：分析电路，对原设计电路不断修改，获得最佳设计方案。

第六天上午：完成整体设计并仿真验证。

下午：准备课程设计报告。

第七天上午：对课程设计进行现场运行检查，给出实践操作成绩。

五．成绩评定成绩分为三部分：考勤占30%，实践操作占40%，课程设计报告占30%基于Multisim四路抢答器设计一．设计内容基于Multisim四路抢答器设计二．设计目的及要求1．掌握抢答器的工作原理及其设计方法2. 学会用Multisim10软件操作实验内容3. 掌握设计性试验的实验方法基本要求：(1)在给定5V直流电源电压的条件下设计一个可以容纳四组参赛者的抢答器，每组设定一个抢答按钮供参赛者使用。

基于Multisim的智能多路无线抢答器的设计
刘月嫦;朱齐媛;龙世瑜
【期刊名称】《湛江师范学院学报》
【年(卷),期】2017(038)006
【摘要】介绍的是基于Multisim13来进行设计与仿真的四路抢答器,在Windows的系统下,Multisim13软件具备了一个比较完整的集成化设计环境,采用芯片74LS175D、74LS192、NE555为核心,主要由开关无线模块、锁存电路、编码译码电路、脉冲产生电路、倒计时电路、显示电路和报警电路构成.该设计的效果真实、准确,具有简单、实用、操作方便、物美价廉等特点.
【总页数】4页(P94-97)
【作者】刘月嫦;朱齐媛;龙世瑜
【作者单位】岭南师范学院电子信息工程学院,广东湛江524048;岭南师范学院电子信息工程学院,广东湛江524048;岭南师范学院电子信息工程学院,广东湛江524048
【正文语种】中文
【中图分类】TP3423.
【相关文献】
1.基于MULTISIM11的多路抢答器控制电路的设计与仿真 [J], 陈素华;王晔
2.基于Multisim10多路抢答器的设计与仿真 [J], 刘悦婷
3.基于NRF24L01的多路无线智能抢答器设计 [J], 沈晓波;王留留;苗磊
4.基于NRF24L01的多路无线智能抢答器设计 [J], 沈晓波;王留留;苗磊
5.基于Multisim的智能多路无线抢答器的设计 [J], 刘月嫦;朱齐媛;龙世瑜;
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课程设计报告题目：四路抢答器的仿真设计学生姓名：赵云云学生学号：1114040146系别：电气信息工程学院专业：电子信息科学与技术届别：2015指导教师：王留留电气信息工程学院2014年3月四路抢答器的仿真设计学生：赵云云指导教师：王留留电气信息工程学院电子信息科学与技术专业1课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务采用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 课程设计的要求(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K，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 课程设计的研究基础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。

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，这就是研究的基础。

下面以J2选手率先抢答为例：主持人key=space按下开关开始抢答，J2号选手率先按下抢答开关，抢答信号输入以高电平信号表示，这里视为1当高电平信号号传输到译码器CD4511的相应端口，然后经由译码器CD4511译码为抢答成功选手的代码，并在数码显示器上显示该号码。

基于Multisim的四路抢答器实验报告说明抢答器是一种在教学、培训等活动中广泛使用的设备。

它可以让学生在课堂上进行互动，提高课堂效率和教学质量。

本实验采用Multisim软件实现了一种四路抢答器。

本文将介绍该抢答器的设计、测试和结果分析。

设计相应材料本实验所需材料如下：1. Multisim软件2. 按钮模块4个3. 7段数码管显示模块4个4. 计时器555电路芯片1个5. 与非门芯片1个6. 逻辑门芯片1个7. LED灯4个8. 蜂鸣器1个9. 电阻若干10. 导线若干电路图本抢答器的电路图如下图所示：其中，K1、K2、K3、K4为四个按键模块，D1、D2、D3、D4为四个7段数码管显示模块。

各个按键模块设置不同的按键编码，同时通过复用7段数码管显示模块，使得仅有一个数码管被激活。

计时器555芯片与与非门芯片共同实现了抢答器的计时和逻辑判断操作，逻辑门芯片和LED灯与蜂鸣器一起完成最终的音光提示。

测试与结果分析本抢答器的测试结果表明，它可以较好地完成四路抢答的功能。

当按下某一路按键时，该路数码管会显示相应的编码，同时其他三个数码管被关闭。

此时，计时器开始计时。

如果其他三个按键先于该键被按下，相应按键模块被锁定，LED灯亮起，蜂鸣器发出声音。

如果该键在其中任意一路键按下后被按下，则该键模块被锁定，相应的LED灯亮起，蜂鸣器发出声音，同时计时器停止。

在进行多次测试后，抢答器表现出了较为稳定的性能。

总结本实验采用Multisim软件实现了一种四路抢答器。

通过计时器、逻辑门、LED灯和蜂鸣器等多个模块的组合，实现了对多路按键的响应和妥善处理。

这种抢答器具有简单明了、易于使用和功能完备等特点，适用于各种现场教育、培训和竞赛场合中。

课程设计说明书课程名称：数字电子技术课程设计题目：四路抢答器《四路抢答器》实验报告一、设计任务与要求1．当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。

此时，抢答器不再接收其他输入信号。

；2．电路具有定时功能。

要求回答问题的时间≤30秒（显示为29~00），时间显示采用倒计时方式。

当达到限定时间时，发出声响提示。

3．具有计分功能。

每组参赛者起始分为100分，抢答后由主持人计分，答对1次加10分，否则减去10分4．在复位状态下台号数码管不作任何显示（灭灯）。

提高要求：5．答题时间还剩5s时，每秒发出提示声音。

二、方案设计与论证本电路系统大致可分为三个模块：1、选手抢答模块；2、计时模块；3、选手计分模块。

其中选手抢答模块必须要实现“锁存”功能以正确实现“抢答”功能。

计时模块应与抢答模块相互联系。

计分模块由主持人控制即可。

方案一：电路的总原理框图如下：抢答电路部分选用74LS148优先编码器、74LS279RS锁存器、74LS48数码管译码器与共阴极7段数码管组成。

该电路主要完成三个功能：1、识别优先按下抢答键的选手并将其译码后显示在数码管上；2、在最先按下抢答键的选手按下的同时将74LS148锁闭，禁止其他选手抢答，以实现锁存的目的；3、在选手按下抢答键的同时给计时电路发送开始计时信号。

计时部分选用两片74LS192可逆计数器、一个秒脉冲信号源、一个蜂鸣发声器以及若干逻辑门组成。

该电路主要完成三个功能：1、在接收到抢答电路部分的抢答信号后即开始向74LS192发送计时信号；2、在倒计时到仅剩五秒开始每秒发出警报；3、在倒计时到00时停止计时并关闭蜂鸣发声器发出声响；分数控制部分选用两片74LS192可逆计数器、单脉冲源及数码管构成。

该电路主要完成对选手分数的加减控制功能。

该部分电路共有三个按键，分别为：分数复位、加分与减分键。

均由主持人控制。

三、单元电路设计与参数计算1、抢答电路设计设计电路如图1所示。

EAD实训课程设计报告课题基于multisim的四路抢答器设计教师专业13电气工程及其自动化学号姓名2016、4、28一．设计题目基于Multisim四路抢答器设计二．主要内容设计4人数字式竞赛抢答器三．具体要求（1）在给定5V直流电源电压的条件下设计一个可以容纳四组参赛者的抢答器，组成设定一个抢答按钮供参赛者使用。

（2）设置一个系统清零和抢答控制开关K（该开关由主持人控制），当开关K被抢按下时，抢答开始（允许抢答），打开后抢答电路清零。

（3）抢答器具有一个抢答信号的鉴别、锁存及显示功能。

即有抢答信号输入（参赛者的开关中任意一个开关被按下）时，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示出来，同时扬声器发生声响。

此时再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除为止。

四．进度安排第一天上午：介绍设计所用仿真软件；布置任务，明确课程设计的完整功能和要求。

下午：图书馆查阅资料。

第二天全天：消化课题,了解设计要求，明确被设计系统的全部功能。

第三天全天：确定总体设计方案，画出系统的原理框图。

第四天全天：绘制单元电路并对单元电路进行仿真。

第五天全天：分析电路，对原设计电路不断修改，获得最佳设计方案。

第六天上午：完成整体设计并仿真验证。

下午：准备课程设计报告。

第七天上午：对课程设计进行现场运行检查，给出实践操作成绩。

五．成绩评定成绩分为三部分：考勤占30%，实践操作占40%，课程设计报告占30%基于Multisim四路抢答器设计一．设计内容基于Multisim四路抢答器设计二．设计目的及要求1．掌握抢答器的工作原理及其设计方法2.学会用Multisim10软件操作实验内容3.掌握设计性试验的实验方法基本要求：(1)在给定5V直流电源电压的条件下设计一个可以容纳四组参赛者的抢答器，每组设定一个抢答按钮供参赛者使用。

(2)设置一个系统清零和抢答控制开关K（该开关由主持人控制），当开关K被按下时，抢答开始（允许抢答），打开后抢答电路清零。

用Multisim实现的四路抢答器实验报告四路抢答器实训报告宋晓瑜电子信息工程技术目录概述 (3)基本功能 (3)基本构成部分 (3)多谐振荡 (3)倒计时 (3)优先译码 (4)控制端 (4)多谐振荡电路555芯片分析 (6)倒数计数电路74LS192分析 (7)基本控制电路分析 (8)选手抢答 (8)主持人控制端 (8)优先译码芯片74LS148在电路中的作用及分析 (9)参考文献 (10)概述元器件：74LS08、74LS02、74LS04、74LS192、74LS555、74LS148、74LS74基本功能本实训作业最终实现了四路抢答器的效果，设定好需要倒计时的时间后由主持人宣布开始抢答，选手即开始抢答，特定的数码管将显示最先抢到信号的选手号码，在时间到达仍然无人抢答时，计时器到零停止。

基本构成部分多谐振荡电路、倒数计时电路、控制电路、优先译码电路。

多谐振荡通过555芯片进行基本调试模拟连接，构成一个频率为100HZ 的毫秒脉冲电路。

倒计时倒计时电路在工作过程中，实现倒数计时，利用两个74LS192芯片，以毫秒脉冲信号产生的借位信号为第二个192芯片的脉冲信号，从而达到秒计时的效果。

设计时在各输入信号端A,B,C,D接入不同的信号，倒计时的时间值不同。

在选手有抢答信号产生时倒计时停止，抢答时间到零而到无人抢答时自动停止计时。

优先译码在电路运行过程中各个选手的输入信号通过D出发器进行保存，并且送至优先译码芯片中，由于优先译码器的特点是当有输入信号时两个输出端口会输出信号（GS\EO端），具体功能表如下：此功能产生的信号可用来给计时电路发送暂停命令。

控制端控制端有两部分组成：选手控制端、主持人控制端主持人持控制置数端O点表示开始计时，R点表示复位（将选手之前的选择进行清除记忆）R点为点触式开关。

主持人在控制电路时应注意必须将选手之前的选择进行清除才可按下开始按钮。

选手控制端在主持人宣布开始计时后开始抢答，若有人优先抢到机会，则抢答无效，若倒计时计时完毕仍无人抢答则选手将无法进行抢答。

基于Multisim的智力竞赛抢答器电路设计作者：陈莉来源：《电子技术与软件工程》2015年第18期Multisim是EDA的最新电子电路仿真软件，该软件可以对模拟、数字和模拟/数字混合电路进行仿真，克服了传统电子产品的设计受实验室客观条件限制的局限性，用虚拟的元件搭建各种电路，用虚拟的仪表进行各种参数和性能指标的测试。

本文介绍了利用该软件设计的智力抢答器电路。

【关键词】Multisim 智力抢答电路电路仿真本文就是利用Multisim仿真软件设计的四路智力抢答器电路。

该电路能识别出四位数据中的第一位到来的数据，而对随后到来的其他数据不在做出响应。

至于哪一位数据到来，则可从LED指示看出。

1 工作原理1.1 工作原理图工作原理图如图1所示。

1.2 电路原理分析电路工作时，U1的极性端E0（POL）处于高电平，E1（CP）端由～和复位开关产生的信号决定。

复位开关J5断开时，由于J1～J4均为关断状态，D0～D3均为低电平状态，所以～为高电平，CP端为低电平，锁存了前一次工作阶段的数据。

新的工作阶段开始，复位开关J5闭合U2A的一个输入端接地为低电平，U4A的输出也为低电平。

所以E1端为高电平状态。

以后，E1端状态完全由U4A的输出决定。

一旦数据开关（J1～J4）有一个闭合，则Q0～Q3中必有一端最先处于高电平，相应的LED被点亮，指示出第一信号的位数。

同时U4A的输出为高电平，迫使E1为低电平状态，在CP脉冲下降沿的作用下，第一位被锁存。

电路对以后的信号便不再响应。

2 电路仿真结果当闭合J1和J5时LED1被点亮，同理也能得到J2～J4闭合时LED被点亮的仿真电路图。

3 结束语通过Multisim仿真软件对智力抢答器电路进行了仿真与分析，通过模拟仿真可迅速地反映出所设计电路的性能，在验证电路的可行性后再构建实际电路，从而降低了成本，大大提高了电路设计的效率。

但需要说明的一点是：Multisim软件虽然功能强大，但也存在自身难以克服的局限性，作为一种模拟实验方法，它与实际电路还是有区别的，应根据实际情况做适当调整和改进。