八路抢答器的设计与实现

王 冉

（西安职业技术学院,710032）

八路抢答器的设计与实现

王 冉

（西安职业技术学院,710032）

本文介绍了八路抢答器电路的设计、仿真及实现的全过程，提出两套可行的设计方案：方案一采用74ls373实现电路的锁存，74ls148实现电路的编码，采用74ls48及数码管实现电路的显示；方案二采用集锁存、译码、驱动电路为一体的CD4511集成电路及数码管实现抢答器的控制和显示。

抢答器;编码;译码;锁存

1 研究的意义

随着科技的进步，电子产品日新月异，对抢答器的制作精益求精，极力要求电路实现集成化、智能化、简易化及普遍化，这对电子产品的性能提出了更高的要求。本文所设计的抢答器采用集成芯片，易于扩展，便于操作，且费用较低，具有广阔的市场前景。

2 系统的工作原理

（1）抢答按钮组电路：由一组按钮组成，每一名竞赛控制一个按钮。按钮为常开型触点，当按下开关时，触点闭合；当松开开关时，触点自动复位断开。

（2）锁存电路：主要元器件就是锁存器。当该锁存器的使能端为有效电平（如低电平）时，将当前输出锁定，并阻止新的输入信号通过锁存器。

（3）锁存控制电路：根据要求使锁存电路处于锁存或解锁状态。一轮抢答完成后，应将锁存电路的封锁解除，使锁存器重新处于等待接收状态，以便进行下一轮抢答。

（4）编码电路：将锁存电路输出端产生的电平信号，编码为相应的三位二进制数码。

（5）译码显示电路：将编码电路输出的二进制数码，经显示译码器，转换为数码管所需的逻辑电平，驱动LED数码管显示相应的十进制数码。

3 电路设计

3.1 方案选取

3.1.1 方案一

图2中当按钮未按下时，J1～J8各端均为高电平，编码器处于工作状态，但“无有效信号输入状态”，=1，通过或门，使锁存器使能端EN=1，处于等待接收状态。

当按下某一按钮时，低电平脉冲输入锁存器，锁存器Q端输出信号等于输入信号，输入至编码器74LS148。编码器对该信号进行编码，并使=0。由于抢答器正常工作时双控开关J5置于低电平状态，因此，锁存器使能端EN=0，锁存器处于锁存状态，阻止新的输入信号通过锁存器。

一轮抢答完成后，按一下复合按钮J5，高电平脉冲通过或门可使锁存器使能端EN=1，电路解除锁存，使锁存器重新处于等待接收状态，以便进行下一轮的抢答。

3.1.2 方案二

即本文所采用的方案，选用具有锁存、译码、消隐功能的CD4511实现抢答器电路的实现，同时采用555芯片作为报警电路的控制，本方案设计思路明确、原理简单、所用元器件量少、布线简单、焊接可靠看，最终选用了方案二。

3.2 单元电路设计及其仿真

3.2.1 Multisim软件简介

Multisim是一款强大的设计工具系统，提供了一个非常大的元件数据库，并提供原理图输入接口、全部的数模仿真功能、VHDL/verilog设计接口与仿真功能、FPGA/CPLD综合、RF设计能力和后处理功能，还可以进行从原理图到PCB工具包的无缝数据传输。本文主要使用的即为Multisim数模仿真功能。

3.2.2 集成芯片CD4511简介

（1）CD4511的引脚及其基本连接

图1 CD4511引脚图 图4CD4511基本连接图5 555振荡电路的设计

3.2.3 锁存译码电路的设计

译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。译码CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出、、、四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。

3.2.4 报警及时序电路的设计

3.3 整机电路仿真结果（如图2）

4 protel制板及焊接

4.1 原理图（图3）

4.2 焊接及调试

正确焊接各芯片个管脚连接必须查阅各种资料并记录，以确保在焊接过程和调试过程中芯片不被烧坏，同时确保整个电路的正确性。在焊接完后每块芯片都用万用表检测，看是否有短接等，还有焊接时要尽量使布线规范清晰明了，这样才有利于在调试过程中检查电路。调试阶段时发现抢答器数码管显示选手编号不稳定。调试是发现当按下主持人开关时电路断电，当松开后数码管显示始终为7，经过一个多小时对电路用万用表逐个检查，发现是开关触焊接错误，通过改正焊接后电路能正常工作。

5 设计总结

通过本设计，明确电路板的的设计与制作过程，给今后的工作和学习打下了坚实的基础，期间翻阅了各类资料，设计电路是关键，仿真环节必不可少，焊接过程更要精益求精，没有达到预期效果更不能气馁，更要有耐心、恒心及信心，差错纠错，注意细微环节，完成电路的实现。

图2 抢答器电路Multisim仿真结果

图3 protelDXP2004所绘制的抢答器原理图

刘守义，钟苏.数字电子技术.西安：西安电子科技大学出版社，2001

Design and implementation of eight Responder

Wang Ran
(Xi'an Vocational and Technical College,710032)

The paper introduced the design,simulation and realization of the Eight-way Responder circuit，Two sets of feasible design scheme have been proposed：The first scheme，Latch circuitusing the chip of 74ls373，Encoding circuit using the chipof 74ls148，Display circuitusing the chip of 74ls48 and the Nixie tube；The secondscheme，The control circuit using the chip of CD4511，witch have the function forlatch，decoding and driving circuit；Display circuit using the Nixie tubedirectly.

the buzzer;coding;decoding;latches