基于單片機(jī)搶答器的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)搶答器的設(shè)計(jì)摘要 數(shù)字搶答器是由擴(kuò)展電路和主體電路構(gòu)成的。在顯示器上輸出的參賽隊(duì)的輸入信號是由優(yōu)先編碼電路、鎖存器和譯碼電路等生成的；擴(kuò)展電路是在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時功能，由定時電路、譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號構(gòu)成。主體電路是由控制電路、主持人開關(guān)啟動報警電路構(gòu)成。數(shù)字搶答器成形是經(jīng)過布線、調(diào)試和焊接等工作。單片機(jī)為了使外圍電路的實(shí)現(xiàn)更加簡單，簡化了外圍硬件電路，把很多任務(wù)都交給了軟件編程。單片機(jī)不僅應(yīng)用方便，而且體積小價格低，還很穩(wěn)定可靠。如果說應(yīng)用程序賦予了單片機(jī)新的“生命”，那么搶答系統(tǒng)“身軀” 是由單片機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予了，這樣就使其在一般的搶答器面前具有成本低、電路簡單和

2、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。搶答器是選手做搶答題時便于選手進(jìn)行搶答的，搶到題的選手便要回答問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手應(yīng)該具備足夠的知識面還考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時還需要一定的勇氣和技巧。對選手們都是公平公正的，因?yàn)樗麄兌颊驹谕粋€起跑線上。關(guān)鍵字：定時電路 搶答電路 報警電路15一.引言隨著我國經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開競爭場合要求有公正的競爭裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競賽等,因此出現(xiàn)了搶答器。搶答器一般是由很多電路組成的，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比較簡單，特別是當(dāng)搶答路數(shù)很多時，實(shí)現(xiàn)起來就更為困難。因此我們設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心的新型智能的搶答器，在保留了原始搶答器的基本功能的同時又增加一系

3、列的實(shí)用功能并簡化其電路結(jié)構(gòu)。搶答器又稱為第一信號鑒別器，其主要應(yīng)用于各種知識競賽、文藝活動等場合。傳統(tǒng)普通搶答器主要存在以下缺陷：（一）、在一次搶答過程中，當(dāng)出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時，只能處理違規(guī)搶答信號，而對沒有違規(guī)的有效搶答信號不能進(jìn)行處理，因而使該次搶答過程變?yōu)闊o效。 （二）、當(dāng)有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器或采用優(yōu)先編碼電路選擇其中一個，或利用搶答電路電子元件的“競爭”選擇其中一個。對于后者由于搶答電路制作完畢后電子元件被固定。各路搶答信號的“競爭”能力也被固定，因而本質(zhì)上也有優(yōu)先權(quán)。普通搶答器存在不公平性。 （三）、當(dāng)有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器只能“抓住”其中一個而出現(xiàn)“漏洞”。（二.系

4、統(tǒng)框圖根據(jù)所學(xué)知識，設(shè)計(jì)出基于AT89C52單片機(jī)搶答器電路原理圖，工作原理為：電源電路為單片機(jī)以及其他模塊提供標(biāo)準(zhǔn)5V電源。晶振模塊為單片機(jī)提供時鐘標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作。復(fù)位電路模塊為單片機(jī)系統(tǒng)提供復(fù)位功能。單片機(jī)作為主控制器，根據(jù)輸入信號對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。選手按下相應(yīng)的按鍵，蜂鳴器發(fā)出提示音，直到按鍵釋放。數(shù)碼管顯示最先按下按鍵選手的編號。選手回答完畢，主持人按下準(zhǔn)備按鈕，數(shù)碼管清零，蜂鳴器停止發(fā)聲，可以進(jìn)入下一題的搶答。根據(jù)搶答器的基本功能，可以設(shè)計(jì)出如下的單片機(jī)外圍電路總體框圖：電源選手按鍵數(shù)碼顯示復(fù)位電路振蕩電路AT89C52單片機(jī)聲音提示總體設(shè)計(jì)框圖三.系統(tǒng)設(shè)計(jì):1.系

5、統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):(1)外部振蕩電路（晶振電路）圖4-2 外部振蕩電路一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生一正弦波時鐘信號,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容 C1,C2的作用有兩個:一是幫助振蕩器起振;二是對振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。C1,C2的典型值為30PF。(2) 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，復(fù)位電路是為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V5%，

6、即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。其電路圖如圖所示:圖4-3 復(fù)位電路(3)顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路使用了七段數(shù)碼管7SEG-COM-CAT-BLUE，它是共陰極的，由高電平點(diǎn)亮。還采用74LS245作為負(fù)載驅(qū)動，74LS245不僅具有鎖存功能。它還是一個8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。圖4-4 顯示電路(4) 按鈕輸入電路的設(shè)計(jì)搶答器的選手按鈕輸入電路如下：搶答按鍵這些常開開關(guān)組成了搶答按鍵，硬件電路簡單，在程序設(shè)計(jì)上也不

7、復(fù)雜，只要在程序中消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺” 現(xiàn)象就可以了。這里采用最常用的方法即延時法，其的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時間短，約為幾ms，而按鍵的時間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個時間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測到有按鍵動靜后再延時一段時間(這里取10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，如果不是則為無效。(5) 發(fā)聲電路這里能利用程序來控制單片機(jī)P2.0口線反復(fù)輸出高電平或低電平，即在該口線上產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上揚(yáng)聲器就能發(fā)出一定頻率的聲音，再利用延時程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使揚(yáng)聲器發(fā)出不同的聲音。發(fā)聲電路2. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)(1) 搶答

8、器流程圖流程圖是使用圖形表示算法的思路是一種極好的方法，不論采用何種程序設(shè)計(jì)方法，程序總體結(jié)構(gòu)確定后，一般以程序流程圖的形式對其進(jìn)行描述?？傮w框圖中的各個子模塊或各個子任務(wù)也應(yīng)該結(jié)合具體的教學(xué)模型和算法畫出較詳細(xì)的程序流程圖，供后面編寫具體程序和閱讀程序使用。流程圖如下： 開始初始化有選手按鍵？判斷選手顯示選手號蜂鳴器發(fā)聲主持人按鍵按下？YYNN圖5-1 搶答器主程序流程圖(2) 主程序我所設(shè)計(jì)的搶答器的程序采用的是匯編語言設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)的主程序中包括LED顯示程序以及按鍵控制子程序，程序設(shè)計(jì)如下： ORG0000HJMP BEGIN TABLE: ; 共陰極數(shù)碼管顯示代碼表DB 3FH,06

9、H,5BH,4FH,66H ; 01234DB 6DH,7DH,07H,7FH ; 5678DELAY: MOVR5,#20 ; 延時2020ms子程序 LOOP4: MOVR6,#50 LOOP5: MOVR7,#100DJNZR7,$DJNZ6, LOOP5DJNZR5, LOOP4RETBEGIN: MOVP2, #0FFH ;P2口置高電平，準(zhǔn)備接收信號 MOV R4,#0; R4的位標(biāo)志值清零。MOVA, R4; R4位標(biāo)志值送A寄存AGAIN: MOV DPTR,#TABLE ;共陰極數(shù)碼管代碼表首址送 MOVCA, A+DPTR;取出顯示0的代碼送P口顯示 MOV P1, ALO

10、OP1: MOVA,P3;接收P3口的搶答信號。 CPL A ;搶答信號求反JZ LOOP1 ;如果沒有搶答信號再返回LOOP1LOOP2: RRC A;有搶答信號則逐次移動判斷是那一位搶答INC R4 ;每移一次位，R4位標(biāo)志值加1JNC LOOP2;如果沒有遇到搶答信號返回LOOP1繼續(xù)移位MOV A,R4 ;遇到搶答信號把R4位標(biāo)志的只送AMOVCA,A+DPTR ;找到相應(yīng)位的顯示代碼MOVP1,A;送P1口顯示LOOP3: JNB P2.2, BEGIN;若主持人按了復(fù)位信號健則轉(zhuǎn)向程序復(fù)位CPL P2.0;若沒按復(fù)位信號鍵，則通過P2.2給出高低信號驅(qū)動蜂鳴器LCALLDELAY

11、;調(diào)用延時程序SJMP LOOP3;P2.2口反復(fù)間隔0.4秒變化，驅(qū)動蜂鳴器 END3.軟件仿真總結(jié)我在這一次搶答器的設(shè)計(jì)過程中，很是受益匪淺。通過對自己在時間里所學(xué)的知識的回顧，并充分發(fā)揮對所學(xué)知識的理解和對畢業(yè)論文的思考及書面表達(dá)能力，最終完成了。這為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗(yàn)。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程，它使我運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。通過這次論文撰寫我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識與實(shí)踐相整合，理論知識服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐，以增強(qiáng)自己的動

12、手能力。這個實(shí)驗(yàn)十分有意義，我獲得很深刻的經(jīng)驗(yàn)。通過這次論文設(shè)計(jì)，我知道了理論和實(shí)際的距離，也知道了理論和實(shí)際想結(jié)合的重要性，也從中得知了很多書本上無法得知的知識。我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實(shí)際教學(xué)中的實(shí)際問題為目的，還要以實(shí)踐相結(jié)合，理論問題即實(shí)踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實(shí)踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實(shí)踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實(shí)踐，解決實(shí)際問題，加強(qiáng)我們的動手能力和解決問題的能力。參考文獻(xiàn)1. 李光飛，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)，北京航天航空大學(xué)出版社

13、，20042. 李朝青，單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第3版），北京航空航天大學(xué)出版社，20023. 胡偉，單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例，人民郵電出版社，20034. 馮育長，單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例指導(dǎo)，西安電子科技大學(xué)出版社，20075郭培源,電子電路及電子器件,高等教育出版社,20036楊志忠,數(shù)字電子技術(shù)，高等教育出版社,2002答 謝經(jīng)過這段時間的忙碌，本次畢業(yè)論文已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有王老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里，首先我要感謝我的導(dǎo)師王老師。王老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)論文的每個階段，從查閱資料、設(shè)計(jì)方案的確定和修改、中期檢查、后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個過程中都給予了