掌握搶答器的工作原理及其設(shè)計(jì)方法參考模板

1、掌握搶答器的工作原理及其設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：定時(shí)搶答器的總體框圖的產(chǎn)生。難點(diǎn)：搶答器控制電路的設(shè)計(jì)。一、搶答器的功能要求·基本功能 設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是So、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零(編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答的開(kāi)始。 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)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(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。·擴(kuò)展功能 搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定(如30s)。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，要求定時(shí)器立即減計(jì)時(shí)，并用顯示器顯示，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲響。 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)短暫報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器上顯示00。二、搶答器的組成框圖定時(shí)搶答器的總體框圖如圖1所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路

3、完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。圖1所示的定時(shí)搶答器的工作過(guò)程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開(kāi)關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說(shuō)一聲“搶答開(kāi)始”，同時(shí)將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置，揚(yáng)聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器

4、進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；揚(yáng)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(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問(wèn)題回答完畢，主持人操作控制開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。1 / 4基于MCS-51系列單片機(jī)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(duì)現(xiàn)有電子工程技術(shù)的不斷需求，特別是對(duì)實(shí)際操作實(shí)踐的電子人才的需求越來(lái)越多，所以加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、重視實(shí)踐應(yīng)該是電子發(fā)展需求的必然趨向。實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)是一種綜合能力，這種能力

5、當(dāng)然是在一定難度的前提下完成的，通過(guò)一定數(shù)量的實(shí)踐才能逐步形成的。因此在培養(yǎng)實(shí)踐能力的同時(shí)，要通過(guò)實(shí)踐來(lái)不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的途徑和方法，從而提高實(shí)踐能力。近年來(lái)，隨著單片機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應(yīng)用日趨成熟、應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)大，特別是工業(yè)測(cè)控、尖端武器和日用家電等領(lǐng)域更是因?yàn)橛辛藛纹瑱C(jī)而生輝增色。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已成為一項(xiàng)新的工程應(yīng)用技術(shù)。本次實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)的題目為基于單片機(jī)的搶答器。在本次的課程設(shè)計(jì)中我主要負(fù)責(zé)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(jī)械開(kāi)關(guān)按鈕作為控制開(kāi)關(guān)，完成搶答輸入信號(hào)的觸發(fā)。該方案的特點(diǎn)是中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技

6、術(shù)成熟，性能可靠，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(duì)較多，而且過(guò)于復(fù)雜，并且制作過(guò)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(jī)AT89S51作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來(lái)方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周?chē)妮o助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改性。 CS-51單片機(jī)特點(diǎn)如下：1> 可靠性好：?jiǎn)纹瑱C(jī)按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，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(xiě)在ROM許

7、多信號(hào)通道都在同一芯片，因此可靠性高。2> 易擴(kuò)充：?jiǎn)纹瑱C(jī)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(kuò)充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)3> 控制功能強(qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)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(jiǎn)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(shí)現(xiàn)上都較方案一簡(jiǎn)潔，并且由于單片機(jī)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(jī)采用12MHz的晶振，提高了信號(hào)的測(cè)量精度，并且使該系統(tǒng)可以通過(guò)軟件改進(jìn)來(lái)擴(kuò)張功能。而方案一采用了中小規(guī)模集成

8、電路，有其復(fù)雜的電路性能，從而可能會(huì)使信號(hào)的輸入輸出產(chǎn)生延時(shí)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(jī)AT89C51作為控制芯片，單片機(jī)的P0口外接八個(gè)發(fā)光二極管，每個(gè)發(fā)光二極管分別作為八位選手的信號(hào)指示燈。并在各個(gè)外接電路上并接開(kāi)關(guān)按鍵，按鍵另一端接地。發(fā)光二極管采用共陽(yáng)極接法，由于P0口為高電平呈輸入狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，P0口呈低電平與按鍵對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管滿足點(diǎn)亮條件點(diǎn)亮。在程序編程上采用查詢，查詢P0口P0。0到P0。7的八個(gè)端口呈低電平，即查詢是哪個(gè)選手先按鍵，然后將選手號(hào)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(lái)。2. 蜂鳴器是利用三極管處于

9、開(kāi)關(guān)狀態(tài)是的導(dǎo)通與截止工作，在三極管導(dǎo)通時(shí)蜂鳴器工作，三極管截止時(shí)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(shí)三極管導(dǎo)通，置其高電平時(shí)三極管截止。3. 數(shù)碼管采用共陽(yáng)極七段顯示，其內(nèi)部發(fā)光二極管為共陽(yáng)極接高電平，當(dāng)對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管一端為低電平時(shí)發(fā)光二極管點(diǎn)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(guò)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(hào)。數(shù)據(jù)的發(fā)送是在TI=0的情況下，由一寫(xiě)發(fā)送緩沖器的指令開(kāi)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(shí)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(guò)查詢TI位來(lái)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(dāng)要發(fā)送下一組數(shù)據(jù)時(shí)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(shè)計(jì)分析首先在程序的開(kāi)始為選手設(shè)置了一段違規(guī)程序，該程序的作用是為了防止選