基于Multisim 10的16路竞赛抢答器设计与仿真

摘要：应用Multisim 10软件对16路竞赛枪答器进行设计与仿真。该16路竞赛抢答器主要由锁存器、优先编码器、同步可逆计数器、加法器、比较器、555定时器、数码管等主要元件构成。结果表明，该方法仿真效果真实、准确，设计出的16路竞赛抢答器具有实用性强，操作简单，成本低廉的特点。
关键词：Multisim 10；16路竞赛抢答器；电路设计；Protel

竞赛抢答器系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。目前设计抢答器的方法很多，采用EDA可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的抢答器。其中，周殿凤提出的16路智力竞赛抢答器设计方案中显示器是从0～15显示选手的编号，这不符合实际竞赛使用时对选手从1～16进行编号的习惯，不利于实际推广使用。以文献为基础，对其核心电路进行了改进，并基于Multisim 10软件平台设计开发了16路竞赛抢答器系统，使得显示器上能从1～16正确显示选手的编号。此外，还设计了抢答倒计时最后5 s报警提示电路和计分器，计分器用于各参赛选手的加分和减分。这种设计思路清晰，电路功能齐全，可满足抢答器的实际使用要求。

1 Muitisim 10简介
Multisim 10是美国NI公司推出的电子线路仿真软件的新版本。Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件以及电子与电工仪器和仪表，通过软件将元器件和仪器集合为一体，适用于板级的模拟／数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。此外Multisim 10软件在LabVIEW虚拟仪器、单片机仿真等技术方面都有更多的创新和提高，属于EDA技术的更高层次范畴。

2 总体设计思路
2．1 16路抢答器的功能要求
(1)同时供16名选手参加比赛。选手的编号为1～16，各用一个抢答按钮，按钮的编号分别用16个按钮S1～S16表示，与选手的编号相对应。
(2)给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。
(3)抢答器具有锁存与显示功能。在主持人将系统复位发出抢答指令后，若参赛者按抢答按钮，则组别显示电路显示出抢答者的组别，同时蜂鸣器发出“嘀”的报警音响。此时电路具备自锁存功能，使别组的抢答开关不起作用。
(4)抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定(如30 s)。当主持人启动“开始”键后，定时器开始减计数并显示。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，蜂鸣器报警并封锁输入电路，禁止选手超时抢答，定时显示器上显示“00”。
(5)设置计分电路。每组在开始时预置分数(如100分)，抢答开始后由主持人控制，答对加分，答错减分。
2．2 系统原理框图
系统原理框图如图1所示。

3 电路设计及仿真
抢答器由抢答电路、定时电路、报警电路、时序控制电路和计分电路五部分组成。