掌握搶答器的工作原理及其設計方法

1、掌握搶答器的工作原理及其設計方法。重點：定時搶答器的總體框圖的產(chǎn)生。難點：搶答器控制電路的設計。一、搶答器的功能要求·基本功能 設計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應，分別是So、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 給節(jié)目主持人設置一個控制開關，用來控制系統(tǒng)的清零(編號顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答的開始。 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號，同時蜂鳴器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，

2、禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。·擴展功能 搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設定(如30s)。當節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示，同時蜂鳴器發(fā)出聲響。 參賽選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00。二、搶答器的組成框圖定時搶答器的總體框圖如圖1所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路

3、完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。圖1所示的定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目主持人將開關置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設定的時間，當節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說一聲“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，揚聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器倒計時。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器

4、進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號；揚聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答；控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關，使系統(tǒng)回復到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答?；贛CS-51系列單片機AT89S51的八路搶答器前言隨著現(xiàn)代電子電路的快速發(fā)展，以及電子行業(yè)對現(xiàn)有電子工程技術的不斷需求，特別是對實際操作實踐的電子人才的需求越來越多，所以加強學生動手能力、重視實踐應該是電子發(fā)展需求的必然趨向。實踐動手能力的培養(yǎng)是一種綜合能力，這種能力當然是在一

5、定難度的前提下完成的，通過一定數(shù)量的實踐才能逐步形成的。因此在培養(yǎng)實踐能力的同時，要通過實踐來不斷的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的途徑和方法，從而提高實踐能力。近年來，隨著單片機檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應用日趨成熟、應用領域日趨擴大，特別是工業(yè)測控、尖端武器和日用家電等領域更是因為有了單片機而生輝增色。單片機應用技術已成為一項新的工程應用技術。本次實習設計的題目為基于單片機的搶答器。在本次的課程設計中我主要負責了該系統(tǒng)的印制電路板PCB的制作一、方案論證方案一:系統(tǒng)各部分采用中小規(guī)模集成數(shù)字電路，用機械開關按鈕作為控制開關，完成搶答輸入信號的觸發(fā)。該方案的特點是中小規(guī)模集成電路應用技術成熟，性

6、能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能，但是由于系統(tǒng)功能要求較高，所以電路連接集成電路相對較多，而且過于復雜，并且制作過程工序比較煩瑣，使用不太方便。方案二:該系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機AT89S51作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術比較成熟，應用起來方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改性。 CS-51單片機特點如下：1> 可靠性好：單片機按照工業(yè)控制要求設計，抵抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的CPU ，程序指令和數(shù)據(jù)都可以燒寫在ROM許多信號通道

7、都在同一芯片，因此可靠性高。2> 易擴充：單片機有一般電腦所必須的器件，如三態(tài)雙向總線，串并行的輸入及輸出引腳，可擴充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)3> 控制功能強：單片機指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。原理框圖如1-1所示;圖1-1方案比較及其選用依據(jù)，顯然方案二比方案一簡單的多，不但從性能上優(yōu)于方案一，而且在使用上及其功能的實現(xiàn)上都較方案一簡潔，并且由于單片機具有優(yōu)越的高集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。另外AT89S51單片機采用12MHz的晶振，提高了信號的測量精度，并且使該系統(tǒng)可以通過軟件改進來擴張功能。而方案一采用了中小規(guī)模集成電路，有其

8、復雜的電路性能，從而可能會使信號的輸入輸出產(chǎn)生延時及不必要的誤差。依此依據(jù)選擇方案二比較適合。二、原理分析1. 本電路采用單片機AT89C51作為控制芯片，單片機的P0口外接八個發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管分別作為八位選手的信號指示燈。并在各個外接電路上并接開關按鍵，按鍵另一端接地。發(fā)光二極管采用共陽極接法，由于P0口為高電平呈輸入狀態(tài)，當有按鍵按下時，P0口呈低電平與按鍵對應的發(fā)光二極管滿足點亮條件點亮。在程序編程上采用查詢，查詢P0口P0。0到P0。7的八個端口呈低電平，即查詢是哪個選手先按鍵，然后將選手號碼的字節(jié)數(shù)據(jù)送至串行口輸出并在數(shù)碼管上顯現(xiàn)出來。2. 蜂鳴器是利用三極管處于開關狀態(tài)是

9、的導通與截止工作，在三極管導通時蜂鳴器工作，三極管截止時蜂鳴器不工作。三極管采用8550 PNP型基極接于P1。2口置其低電平時三極管導通，置其高電平時三極管截止。3. 數(shù)碼管采用共陽極七段顯示，其內部發(fā)光二極管為共陽極接高電平，當對應發(fā)光二極管一端為低電平時發(fā)光二極管點亮，顯示的數(shù)字或字符由送入的字節(jié)數(shù)據(jù)控制，字節(jié)數(shù)據(jù)的輸出采用串形口工作模式0，8位串行字節(jié)數(shù)據(jù)的輸出通過RXD端口送出，TXD端用于送出同步移位脈沖，作為外接器件的同步移位信號。數(shù)據(jù)的發(fā)送是在TI=0的情況下，由一寫發(fā)送緩沖器的指令開始CPU執(zhí)行完該指令，串行口即將8位數(shù)據(jù)從RXD端送出，同時TXD端發(fā)出同步移位脈沖。8位數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后由硬件置位TI=1，通過查詢TI位來確定是否發(fā)送完一組數(shù)據(jù)，TI=1表示發(fā)送緩沖器已空，當要發(fā)送下一組數(shù)據(jù)時用軟件使TI清零，然后即可發(fā)送下一組數(shù)據(jù)。4. 軟件設計分析首先在程序的開始為選手設置了一段違規(guī)程序，該程序的作用是為了防止選