四路抢答器论文设计 第2页
本抢答器的电路主要有三部分组成：开关、编码电路、译码、显示电路、控制电路。其中数字抢答部分有一个CD4543译码器和LED数码管显示器组成，可以将四位抢答者的按钮通过CD4543译码驱动LED数码管显示器显示出他们最先抢答者的序号这时抢答电路停止工作。以下是抢答电路的各个部分的组成以及各部分工作过程。
1． 开关、编码电路
图中左上方所示为4路开关阵列电路，从图上可以看出其结构非常简单。电路中，R1为下拉和限流电阻。R2、R3、R4、R5用于分压，其中R1的阻值必须比R2～R5都小，当任一开关按下时，相应的输出为高电平，否则为低电平。电路直接把每个开关对应的BCD8421码中为”1”的隔着二极管连到对应的线上（只有一个为高电平的可省略二极管）,其中二极管的作用是防止短路。当某个开关按下时,与它相连的输出线将为高电平,其它输出线为低电平,输出既为这个开关的8421码（BCD码）。
2． 译码、显示电路
这部分电路要求将编码电路送入8421码,译为十进制数（对应各个答题者的编号）并驱动七段数码显示管显示出答题者的编号。CD4543是一块BCD-十进制译码/驱动器，并带有锁存端口。其引脚排列图及功能真值表分别如图三和图四。
从图中可看出D、C、B、A四个引脚为BCD输入端；LATCH DISABLE为锁存端，低电平有效；BLANKING为清零端；PHACE为输出倒相端。数码显示器件中的液晶数码管价格较高，驱动较复杂，并且仅能工作于有外界光线的场合，所以使用较少。这里选用的是ＬＥＤ数码管。3． 控制电路
这部分电路的作用是该电路完成三个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是使其他选手按键操作无效。三是防止提前按键。电路如图五所示。
当主持人按下未按下“开始”按钮前，CD4543BLANKING引脚为低电平，CD4543不工作，可防止抢答者提前按键。当“开始”按下后，当所有答题者开关均未按下时，锁存器输出全为低电平，经4输入或非门和非门后的反馈信号为高电平，该信号作为锁存器使能端LD的控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态；当任一开关按下时，输出信号中必有一路为高电平，经逻辑或运算后U5A输出为高电平。由于U6A输出端电平经R5反馈到输入端，一但有高电平输入，不管另一输入端状态如何，输出保持高电平不变，这个高电平经U7A反相后控制CD4543锁存端使其他选手按键操作无效。当答题完成后，主持人按下“清除”按钮强行使U6A输出置零，CD4543锁存解除，开始新一轮抢答。
4． 完整电路原理图
三、 元器件选择
电阻R1起下拉及限流作用，选用1K的碳膜电阻即可，R2～R5用于分压，且应比R1大，这里用10K碳膜电阻。R6选用1K电阻。另需选用集成四或门CD4071，集成辣非门CD4069。二极管用2支IN4148。
序号 器件名称 数量 备注
1 CD4743 1 优先编码器
2 CD4071、 1 集成四或门
3 CD4069 2 集成辣非门
4 开关按纽S 5
4 BCD七段显示器 2 共阴极
6 二极管 2 IN4148
7 电阻 6 1K,10K
印刷电路板布线图，及电路仿真图，如图十所示。
四、Multisim7仿真软件简介
Multisim7是由加拿大IIT公司开发的EDA工具软件。它从20世纪80年代末出现到现在已经有十多年的历史，在全球广泛使用。Multisim7沿袭了EWB界面特点，提供了一个灵活的、直观的工作界面来创建和定位电路。下面是Multisim7的几个特点：
用户界面直观、种类繁多的元件和模型、元件放置迅速和连线简捷方便、进行SPICCE仿真、虚拟仪器、强大电路分析功能、强大的作图功能、后处理器、RF电路的仿真、HDL仿真
下面就本设计用到的功能做一下简单的介绍：
本设计主要用到Multisim7的作图功能，电路仿真功能,在作图时候和其它作图软件相同，基本是选取元件，放置元件。在仿真时候，主要是由Multisim7提供的一些仪表、实物元件，这正是Multisim7比其它仿真软件的优越性！
Multisim7还有很多其它的特点，基于本课题所用到的，就不一一介绍了。
五、 电路仿真调试
在完成电路的初步设计后，再对电路进行仿真仿真调试，目的是为了观察和测量电路的性能指标并调整部分元器件参数，从而达到各项指标的要求。
「1」 在Multisim7中绘制原理图；
「2」 打开仿真开关；
「3」 按下键盘上的模拟按钮；
「4」 对照数码管显示，分析电路是否政党。
(2)电路焊接与装配；元器件老化与抽样检测；元器件预处理；基于ＰＣＢ板的元器件焊接与电路装配。(3)实际电路测试与改进 选择测量仪表与仪器，对电路进行实际测量与调试1，调整电路参数，并解决存在的问题或电路故障等。
(3)电路仿真结果
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