基于AT89C51单片机的电子抢答器设计【4张CAD图纸】
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 I 基于 片机的电子抢答器设计 摘 要 此次设计提出了用 片机为核心控制元件 ,设计一个简易的抢答器， 本方案以 片机作为主控核心，与 光二极管、数码管、蜂鸣器等构成四路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时 /中断等电路，设计的抢答器具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的特点，还有复位电路，使其再开始新的一轮的答题和比赛，同时还利用 其实现一些基本的功能。 本设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。它的功能实 现是比赛开始，主持人读完题之后按下总开关，即计时开始，此时数码管开始进行1s 的加计时，直到有一个选手抢答时，对应的会在数码管上显示出该选手的编号和抢答所用的时间，同时该选手对应的发光二极管会发出相应的光，蜂鸣器也会发出声音，以提示有人抢答本题，如果在规定的 60s 时间内没有做出抢答，则此题作废，即开始重新一轮的抢答。 关键字 ： 片机、动态显示、中断、按键控制 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 of he as a is to a in it a of to of to is to of to s a be in he s in at be to ED to in if is no in 0s to in to 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 录 前 言 . 1 第 1 章 绪论 . 2 片机抢答器的背景 . 2 单片机抢答器的意义 . 2 答器的应用 . 3 统设计要点 . 4 第 2 章 抢答器硬件系统设计 . 5 统整体方案设计 . 5 答器显示模块 . 5 制器模块（ 单片机的选择） . 6 源方案的选择 . 7 盘的选择 . 8 鸣器及选择 . 10 块的最终方案 . 10 第 3 章 抢答器电路原理图设计 . 11 源电路设计 . 11 位电路设计 . 11 时钟电路设计 . 11 入模块电路设计 . 12 示模块电路设计 . 12 光电路 . 12 第 4 章 抢答器软件系统设计 . 13 片机 使用资源 . 13 模块功能简要介绍 . 13 示模块 . 13 时模块 . 13 断模块 . 13 程序 . 15 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 章 系统的仿真 . 19 5.1 件的介绍及使用 . 19 么是 件 . 19 样操作 真软件 . 19 抢答器 件的仿真 . 23 系统的调试 . 24 软件调试问题及解决 . 25 第 6 章 单片机干扰防护及硬件实现 . 27 用隔离技术 . 27 确的接地措施 . 27 计结论 . 28 用说明 . 28 答器硬件实现 . 28 结 论 . 30 谢 辞 . 31 参考文献 . 32 附 录 . 34 外文资料翻译 . 38 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 前 言 在电子科学技术高速发展的今天，高科技产品越来越多的应用在我们的日常生活中，每时每秒我们都能感受到产品的更新换代。产品乃至技术革新的日新月有都让人对以相信。象日常我们工作所用的电脑、手机等等，这些高科技产品给我们带来了极大的方便，但这要归功于科学技术的高速发展。 数显抢答器是我们所要的毕业设计课题。数显抢答器整个电路包括开关编码电路、译码显示电路、锁存控制电路、 复位控制电路和声音提示电路五部分。数显抢答器涉及到模拟电子技术、数字电子技术和电路分析中的相关知识。本文介绍的八路数显抢答器 电路设计新颖 具有电路结构简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点 ,经使用效果良好 ,具有较高的推广价值，适用于工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛 ,为竞赛的公平公正提供有利的保证。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 第 1 章 绪论 片机抢答器的背景 二十世纪跨越了三个 “电 ”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 。它由主机、键 盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的 “肚子 ”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航 系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換 代的功效，常在产品名称前冠以形容词 “智能型 ”，如智能型洗衣机等。现 在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡 在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了 更确切的 知道哪一组或哪一位选手先 抢 答 到 题，必须要有一个系统来完成这个任务。若 在抢答中，只靠人的视觉 （或者是听觉） 是很难判断出哪 一 组 （或哪一个选手） 先 抢 答 到 题 的 。利用单片机 编程 来设计抢答器， 可以 使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也 能轻松的 分辨出哪 一组（或哪个选手）先抢 答 到 题 的 。本文主 要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。 单片机抢答器的意义 本系统采用单片机作为整个控制核心。控制系统的四个模块为：显示模块、存储模块、语音模块、抢答开关模块。该系统通过开关电路四个按购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 键输入抢答信号；利用一个数码管来完成显示功能 ；用按键来让选手进行抢答 ，在数码管上显示哪一组先答题 的 ，从而实现整个抢答过程。 在知识比赛中， 特别是做抢答题目的时候， 在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系 统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途 。系统工作原理本系统采用 89片机作为核心。控制系统的四个模块分别为：存储模块、显示模块、语音模块、抢答开关模块。该抢答器系统通过开关电路四个按键输入抢答信号； 利用一个数码管来完成显示功能。工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理， 输出控制信号，单片机控制的智能抢答器设计 。 答器的应用 随着我国经济和文化事业的发展，在 很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等 ,因此出现了抢答器。抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构。抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。传统普通抢答器主要存在以下缺陷： （一）、在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规 的有效抢答信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效 。 （二）、当有多个违规抢答时，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的 “ 竞争 ” 选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定。各路抢答信号的 “ 竞争 ” 能力也被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 （三）、当有多个违规抢答时，普通抢答器只能 “ 抓住 ” 其中一个而出现 “ 漏 洞”。 统设计要点 系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括 合理选择元器件 、绘制 电路原理图、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行 电路模拟仿真 等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。 在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择 在 于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经 济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用 51 系列单片机，因此使用 语言进行开发。此编程工具相比汇编语言具有结构化、适用范围大、可移植性好等特点。本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 第 2 章 抢答器硬件系统设计 统整体方案设 计 本设计以 片机为核心设计的四路抢答器方案是：主持人按 抢答开始 键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设 60s 抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数及所用时间，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于 5s 会每秒响一下提示音。 如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随 时按 停止 按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按 抢答开始 进入下次抢答计时。 如果主持人未按 抢答开始 键，而有人按了抢答按键，犯规抢答， 不断闪烁 犯规号数并响个不停，直到按下 停止 键为止。 答器显示模块 显示模块主要是显示抢答的时间，组别号码等。我考虑有以下两种显示方案 。 方案 1：使用液晶屏显示时间。液晶显示屏（ 有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强的特点。但由于只需要显示时间和组别的数字，信息量比较少，且由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶显示芯片，不易维护。 方案 2：使用传统的数码管显示。数码管（ 有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火 、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度高，称量快，精确可靠，操作简单。数码显示是采用 码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 图 2段发光二极管 根据以上的论述，采用方案二，如图（ 2 制器模块（单片机的选择） 司的 89是增强型 载 芯片上的 储器附在用户的产品中 ,可随时编程 ,再编程 ,使用户的产品设计容易 ,更新换代方便 。 89片机采用增强的 构 ,使其具有高速处理能力 ,在一个时钟周期 内可执行复杂的指令 ,每 实现 1处理能力 。 89片机工作电压为 以实现耗电最优化 。 89工业实时控制 ,仪器仪表 ,通讯设备 ,家用电器 ,宇航设备等各个领域 . 由于单片机的种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适的单片机。例如当设计仅仅需要一个单片机定时器那么选择 8989可，而不选择 89为后者的价格较高一些。当然若程序和数据区的要求较高那么选择的单片机还要满足程序空间的要求。 下面我们来比较 89 89 洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 表 21 和 52 的比较 数据存储器 程序存储器 定时器 中断 51 系列 128B 4 5 52 系列 256B 8 8 图 251 单片机 在本课题中，我们选用现在较为流行的 51 系列单片机，即选用 图（ 2 源方案的选择 系统需要多个电源， 用 5V 稳压电源，驱动芯片需要 5进电机等需要 12V 稳压电源。 方案一：采用升压型稳压电路。用两片 片分别将 3V 的电 池电压进行直流崭波调压，得到 5V 和 12V 的稳压输出。只需使用两节电池，既节省了电池，又减小系统体积重量但该电路供电电流小，供电时间短，无法使相对庞大的系统稳定运作。 方案二：采用三端稳压集成 7805 与 7812 分别得到 5V 和 12V 的稳定电压。利用该方法方便简单，工作稳定可靠。如图（ 2示： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 图 2三端稳压电路 综上所述，选择方案二，采用三端稳压器电路。 盘的选择 键盘是单片机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。键盘按结构形式可以分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键 码，而后者则用硬件方法来产生键码。在单片机中使用的都是非编码键盘，因为非编码键盘结构简单，成本低廉，非编码键盘的类型很多，常用的有独立式键盘，行列式键盘等。 方案 1：独立式键盘 键盘接口中使用多少根 I/O 线，该键盘就有 4 个按键，这种类型的键盘，其按键比较少，且键盘 中各按键的工作互不干扰。因此可以根据实际需要对键盘中的按键灵活的编码。如图 2 图 2立式键盘 洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 最简单的编码方式就是根据 I/O 输入口所直接反映的相应按键，按下的状态进行编码，称按键直接状态码，对于这样编码的独立式键盘， ，根据这个值直接进行按键识别，这样形式的键盘结构简单，按键识别容易。 独立式键盘的缺点是需要占用比较多的 I/O 口线，当单片机应用系统键盘中需要的按键比较少或 I/O 口线比较富余时，可以采用这样类型的键盘。 方案 2：行列式键盘 行列式键盘是用 N 条 I/O 线作为行线， M 条 I/O 线作为列线组成的键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键，按键的个数是 M*N 个。这种形式的键盘结构，能够有效的提高单片机系统中 I/O 的利用率，列线接 线接 列式适用于按键输入多的情况。 键盘的扫描可以采用程序控制的随机方式，即只有在 闲时才去扫描键盘，响应操作人员的键盘输入，但 执行应用程序的过程中，不能响应键盘输入，对键盘的扫描可以采用定时方式，即利用单片机内部定时器每隔一定时间对键盘扫描一次，这样控制方式，不管键盘上有无键闭合， 是定时的关心键盘状态。 在大多数情况下， 键盘可能进行空扫描。为了提高 效率而又能及时响应键盘输入，可以采用中断方式，既 时不必扫描键盘，只要当键盘上有键盘闭合时就产生中 断请求，向 请中断后，立即对键盘上有操作的键盘进性扫描，识别闭合键，并做相应的处理。如图 2 图 2列式 盘 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 根据以上的论述，采用方案一，在本系统中采用了独立式键盘，其按键比较少，且键盘中各个按键的工作互不干扰。 鸣器及 选择 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机，汽车电子设备，电话机，定时器等。电子产品中做发声器件，主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器有两类 3 大品种一类是压电式，一类是电磁式，电磁式又有两大品种，铁振膜式和动圈式，二者原理一样只是结构不同。所有蜂鸣器都有两种类型；纯蜂鸣器和带驱动的蜂鸣器，蜂鸣器都是因音频信号驱动的，通上支流电就可工作而已。 1、压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（ 15 支流工作电压），多谐振荡器起振，输出 音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由铅钛酸铅式铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。 2、电 磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振荡膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 根据以上的叙述，本设计采用方案二。 块的最终方案 主控制器模块：采用 片机控制。 抢答器显示模块：数码管显示。 电源方案的选择：三端稳压器电路。 抢答器键盘模块：独立式键盘。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 蜂鸣器的选择：电磁式蜂鸣器。 第 3 章 抢答器电路原理图设计 源电路设计 由于单 片机工作时需要的 +5以在设计电源电路时，需要一个电子元件能够提供 +5设计采用最典型的 7805提供的电压，即在7805的 1脚和公共接地端之间接入 公共接地端和三脚 +5 位电路设计 以使程序从指定处开始执行，在 要 可产生复位的操作，只要 有当 000系统采用按键复位方式的复位电路。 钟电路设计 种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路；另外一种为内部方式，本论文根据实际需要和方便，采用内部振荡方式。 脚 个放大器与作为反馈元件的片内晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。 ，但要形成时钟，必须外接元件所以实际构成的震荡时钟电路，外接晶体以及电容 2构成并联谐振电路接在放大器的反馈电路中。对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起针的快速性和温度的稳定性。晶体频率可在 间任选，电容 之间任选，考虑到本系统对于外接晶体的频率稳定性要求不高，所以采取比较廉价的 12据调试电容选择 30 入模块电路设计 抢答器输入信号由四个小按钮控制。当有键 按下的时候，就产生了有效地输入信号，本文使用了上拉电阻把输入信号先嵌位在高电平，当有按键按下的时候便使与这个按键相连的引脚变为低电平，产生一个低电平的输入信号，本模块有 4个 10个按钮构成。 示模块电路设计 该模块由 4个共阴极 7段 位选线分别连接于 数据驱动线路置显示器共阴极为低电平。关闭时 7219此管脚输出高电平。每位的段选线（ 别于 示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变 ，直到送入另一个段码为止，且显示的亮度高；静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度且字符不闪烁，所以可有 光电路 这里的声音电路是指实现报警的，本设计使用的是一个蜂鸣器报警器，当莫一按键按下蜂鸣器报警，当用人抢答时同时报警警告。 抢答器同时供 4名选手或 4个代表队比赛，分别用 4个按钮 4表示。设置一个系统清除和抢答控制 按扭 ，该 按扭 由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在 时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先 锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 第 4 章 抢答器软件系统设计 片机使用资源 本设计利用了单片机的复位电路以及晶振电路，并且使用了 来控制数码管的段选， 接蜂鸣器 ， 模块功能简要介绍 示模块 首先在主程序中启动定时器显示 P 通过判断是否是正常抢答，是则显示选手号及时间，否则显示 * 为选手号，所以可通过显示来判断抢答状态及总体情况。 时模块 设计中， 一开始就运行定时器 ,以开始显示 重置可以了 。 主持人按下开始抢答按钮，倒计时 60S，这里我们采用的用定时器 1 工作方式 1 定时 50中断程序设置变量叠加的方法，来得到一秒的基本定时，定时器定时一秒之后，单片机通过数码管显示出来。 断模块 中断是对定时器完成基本定时溢出时的处理，即硬件自动将定时器相应的溢出标志位清零，完成基本定时的叠加来得到 60S 定时时间。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 图 4抢答器主程序流程图 图 4抢答器定时器中 断流程图 图 4外部中断程序图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 图 4外部中断程序图 程序 我们组所设计的抢答器的程序采用的是 C 程序设计， C 语言的显著特点是 用二进制来编写程序 ,程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此 之间相互 独立。这种结构化方式可使程序层次清晰 , 便于使用、维护以及调试。 C 语言是以函数形式提供给用户的 ,这些函数可方便的调用 ,并具有多种循环、条件语句控制程序流向 ,从而使程序完全结构化。虽然 C 语言也是强类型语言，但它的语法比较灵活，允许程序编写者有较大的自由度。 本次设计的 主程序中包括时钟设计程序， 定时器中断子程序， 示程序以及按键控制子程序，程序设计如下： #10; 洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 0=; 20; 22; 23; 24; 30; =0 ,; ,; ; /*显示函数 */ /*采用方式一，即十六位计数器 */ 65536256; /*设置初始值 */ 65536256; ; ; /*开启总中断源 */ ; /*启动外部中断 0*/ ) 洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 ; if(0) ; /*开启定时器 0 中断 */ if(20) ; ; if(60) /*60 秒的计时 */ ; /*外部中断程序 */ ; if(0) /*开关 0 按下 */ ; /* 1 号选手抢答成功，数码管显示 1，蜂鸣器响，第 1 个二极管亮 */ if(0) /*开关 1 按下 */ ; /* 2 号选手抢答成功，数码管显示 2，蜂鸣器响，第 2 个二极管亮 */ if(0) /*开关 2 按下 */ ; /* 3 号选手抢答成功，数码管显示 3，蜂鸣器响，第 3 个二极管亮 */ if(0) /*开关 3 按下 */ ; /* 4 号选手抢答成功，数码管显示 4，蜂鸣器响，第 4 个二极管亮 */ 洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 ; 65536256; 65536256; /*1 秒定时函数 */ z) x,y; x=z;x0;y=110;y0; /*延迟函数 */ 0; ge=0; P0= ); P0= ); P0= ); /*显示函数：来显示 0计数 */ 洛阳理工学院毕业设计（论文） 19 第 5 章 系统的仿真 5.1 件的介绍及使用 么是 件 件是 司的一款电路设计与仿真软件，它包括 软件模块， 块主要用来完成 设计，而 块用来完成电路原理图的布图与仿真。 软件仿真基于 术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如 列、 列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、 等。通过 件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。 样操作 真软件 在进行下面的操作前，我先说明一点：我的 本是 果你使用的是 前的版本，可能你发现在鼠标操作上会略有不同。这主要表现在 首先我们把压缩文件解压到 D 盘，然后找到 到 后再安装即可使用，双击打开桌面是上的那个软件即可使用。 下面我们首先来熟悉一下 界面。 一个标准的口程序，和大多数程序一样，没有太大区别，其启动界面如下图所示： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 20 图 5 动界面图 如图中所示，区域 为菜单及工具栏，区域 为预览区，区域 为元器件浏览区，区域 为编辑窗口，区域 为对象拾取区，区域 为元器件调整工具栏，区域 为运行工具条。 下面我们就以建立一个和我们在 介中所讲的工程项目相配套的 程为例来详细讲述 操作方法以及注意事项。 首先点击启动界面区 域 中的 “P” 按钮（ 取元器件）来打开 “（拾取元器件）对话框从元件库中拾取所需的元器件。对话框如下图所示： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 21 图 5用 件查找元器件 在对话框中的 “里面输入我们要检索的元器件的关键词，比如我们要 选择项目中使用的 可以直接输入。输入以后我们能够在中间的 “结果栏里面看到我们搜索的元器件的结果。在对话框的右侧，我们还能够看到我们选择的元器件的仿真模型、引脚以及 搜索到所需的元器件以后，我们可以双击元器件名来将相应的元器件加入到我们的文档中，那么接着我们还可以用相同的方法来搜索并加入其他的元器件。当我们已经将所需的元器件全部加入到文档中时，我们可以点击 “按钮来完成元器件的添加。 添加好元器件以后，下面我们所需要做的就是将元器件按照我们的需要连接成电路。首先 在元器件浏览区中点击我们需要添加到文档中的元器件，这时我们就可以在浏览区看到我们所选择的元器件的形状与方向，如果其方向不符合你的要求，你可以通过点击元器件调整工具栏中的工具来任意进行调整，调整完成之后在文档中单击并选定好需要放置的位置即可。接着按相同的操作即可完成所有元器件的布置，接下来是连线。事实上自动布线功能是如此的完美以至于我们在做布线时从来都不会觉得这是一项任务，而通常像是在享受布线的乐趣。布线时我们只需要单击选择起点，然后在需要转弯的地方单击一下，按照你所需走线的方向移动鼠标到线的 终点单击即可。本例我们布线的结果如下图所示（仿真我们在上面的 作介绍中的简单例子）。 因为该工程十分简单，我们没有必要加上复位电路，所以这点在图中予以忽略，请大家注意。除此以外，你可能还发现，单片机系统没有晶振，这一点你需注意。事实上在 单片机的晶振可以省略，系统默认为 12且很多时候，当然也为了方便，我们只需要取默认值就可以了。 单片机芯片默认已经添加电源与地，所以我们可以省略。然后在添加电源与地以前，我们先来看一下上面第一个图中区域 的对象拾取区，在这里只说 明本文中可能会用得到的以及比较重要的工具。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 22 l ：（ 选择模式，通常情况下我们都需要选中它，比如布局时和布线时。 l ：（ 组件模式，点击该按钮，能够显示出区域 中的元器件，以便我们选择。 l ：（ 线路标签模式，选中它并单击文档区电路连线能够 为连线添加标签。经常与总线配合使用。 l ：（ 文本模式，选中它能够为文档添加文本。 l ：（ 总线模式，选中它能够在电路中画总线。关于总线画法的详细步骤与注意事项我们在下面会进行专门讲解。 l ：（ 终端模式，选中它能够为电路添加各种终端，比 如输入、输出、电源、地等等。 l ：（ 虚拟仪器模式，选中它我们能够在区域 中看到很多虚拟仪器，比如示波器、电压表、电流表等等。关于它们的用法我们会在后面的相应章节中详细讲述。 添加电源 ： 首先点击 ，选择终端模式，然后在元器件浏览区中点击源）来选中电源，通过区域 中的元器件调整工具进行适当的调整，然后就可以在文档区中单击放置电源了。 连接好电路图以后我们还需要做一些修改 ， 由上 5我们可以看出，图中的 阻值为 10k，这个电阻作为限流电阻显然太大，将使发光二极管 度很低或者根本就不亮，影响 我们的仿真结果。 故 要进行修改 ，修改方法 ： 首先我们双击电阻图标，这时软件将弹出 “话框（见下图所示的对话框），对话框中的 “是组件标签之意，可以随便填写，也可以取默认，但要注意在同一文档中不能有两个组件标签相同； “就是电阻值了，我们可以在其后的框中根据需要填入相应的电阻值。填写时需注意其格式，如果直接填写数字，则单位默认为 ；如果在数字后面加上 K 或者 k，则表示 意。这里我们填入 220，表示 220 。 修改好各组件属性以后 就要将程序（ 件）载入单片机了。首先双击单片机图标，系统同样会弹出 “对话框，如下图。洛阳理工学院毕业设计（论文） 23 在这个对话框中我们点击 “框右侧的 ，来打开选择程序代码窗口，选中相应的 件后返回，这时，按钮左侧的框中就填入了相应的 件，我们 点击对话框的 “按钮，回到文档，程序文件就添加完毕了。 图 5 装载程序 装载好程序，我们就可以进行仿真了。首先来熟悉一下上面第一个图中区域 的运行工具条。因为比较简单，我们只作一下介绍。 工具条从左到右依次是 “、 “、 “、 “按钮，即运行、步进、暂停、停止。下面我们点击 “按钮来仿真运行，效果如下图所示，可以看到系统按照我们的程序在运行着，而且我们还能看到其高低电平的实时变化。如果我们已经观察到了结果就可以点击“来停止运行。 答器 件的仿真 绘制抢答器的软件仿真图步骤分一下四步： （ 1）、查找所需要的元器件； 洛阳理工学院毕业设计（论文） 24 I 基于 片机的电子抢答器设计 摘 要 此次设计提出了用 片机为核心控制元件 ,设计一个简易的抢答器， 本方案以 片机作为主控核心，与 光二极管、数码管、蜂鸣器等构成四路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时 /中断等电路，设计的抢答器具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的特点，还有复位电路，使其再开始新的一轮的答题和比赛，同时还利用 C 语言编程，使其实现一些基本的功能。 本设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。它的功能实 现是比赛开始，主持人读完题之后按下总开关，即计时开始，此时数码管开始进行1s 的加计时，直到有一个选手抢答时，对应的会在数码管上显示出该选手的编号和抢答所用的时间，同时该选手对应的发光二极管会发出相应的光，蜂鸣器也会发出声音，以提示有人抢答本题，如果在规定的 60s 时间内没有做出抢答，则此题作废，即开始重新一轮的抢答。 关键字 ： 片机、动态显示、中断、按键控制 of he as a is to a in it a of to of to is to of to s a be in he s in at be to ED to in if is no in 0s to in to 3 目 录 前 言 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪论 . 错误 !未定义书签。 片机抢答器的背景 . 错误 !未定义书签。 单片机抢答器的意义 . 错误 !未定义书签。 答器的应用 . 错误 !未定义书签。 统设计要点 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 抢答器硬件系统设计 . 错误 !未定义书签。 统整体方案设计 . 错误 !未定义书签。 答器显示模块 . 错误 !未定义书签。 制器模块（ 单片机的选择） . 错误 !未定义书签。 源方案的选择 . 错误 !未定义书签。 盘的选择 . 错误 !未定义书签。 鸣器及选择 . 错误 !未定义书签。 块的最终方案 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 抢答器电路原理图设计 . 错误 !未定义书签。 源电路设计 . 错误 !未定义书签。 位电路设计 . 错误 !未定义书签。 时钟电路设计 . 错误 !未定义书签。 入模块电路设计 . 错误 !未定义书签。 示模块电路设计 . 错误 !未定义书签。 光电路 . 错误 !未定义书签。 第 4 章 抢答器软件系统设计 . 错误 !未定义书签。 片机 使用资源 . 错误 !未定义书签。 模块功能简要介绍 . 错误 !未定义书签。 示模块 . 错误 !未定义书签。 时模块 . 错误 !未定义书签。 断模块 . 错误 !未定义书签。 程序 . 错误 !未定义书签。 4 第 5 章 系统的仿真 . 错误 !未定义书签。 5.1 件的介绍及使用 . 错误 !未定义书签。 么是 件 . 错误 !未定义书签。 样操作 真软件 . 错误 !未定义书签。 抢答器 件的仿真 . 错误 !未定义书签。 系统的调试 . 错误 !未定义书签。 软件调试问题及解决 . 错误 !未定义书签。 第 6 章 单片机干扰防护及硬件实现 . 错误 !未定义书签。 用隔离技术 . 错误 !未定义书签。 确的接地措施 . 错误 !未定义书签。 计结论 . 错误 !未定义书签。 用说明 . 错误 !未定义书签。 答器硬件实现 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 错误 !未定义书签。 谢 辞 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附 录 . 错误 !未定义书签。 外文资料翻译 . 错误 !未定义书签。 I 基于 片机的电子抢答器设计 摘 要 此次设计提出了用 片机为核心控制元件 ,设计一个简易的抢答器， 本方案以 片机作为主控核心，与 光二极管、数码管、蜂鸣器等构成四路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时 /中断等电路，设计的抢答器具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的特点，还有复位电路，使其再开始新的一轮的答题和比赛，同时还利用 其实现一些基本的功能。 本设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。它的功能实 现是比赛开始，主持人读完题之后按下总开关，即计时开始，此时数码管开始进行1s 的加计时，直到有一个选手抢答时，对应的会在数码管上显示出该选手的编号和抢答所用的时间，同时该选手对应的发光二极管会发出相应的光，蜂鸣器也会发出声音，以提示有人抢答本题，如果在规定的 60s 时间内没有做出抢答，则此题作废，即开始重新一轮的抢答。 关键字 ： 片机、动态显示、中断、按键控制 of he as a is to a in it a of to of to is to of to s a be in he s in at be to ED to in if is no in 0s to in to 录 前 言 . 1 第 1 章 绪论 . 2 片机抢答器的背景 . 2 单片机抢答器的意义 . 2 答器的应用 . 3 统设计要点 . 4 第 2 章 抢答器硬件系统设计 . 5 统整体方案设计 . 5 答器显示模块 . 5 制器模块（ 单片机的选择） . 6 源方案的选择 . 7 盘的选择 . 8 鸣器及选择 . 10 块的最终方案 . 10 第 3 章 抢答器电路原理图设计 . 11 源电路设计 . 11 位电路设计 . 11 时钟电路设计 . 11 入模块电路设计 . 12 示模块电路设计 . 12 光电路 . 12 第 4 章 抢答器软件系统设计 . 13 片机 使用资源 . 13 模块功能简要介绍 . 13 示模块 . 13 时模块 . 13 断模块 . 13 程序 . 15 5 章 系统的仿真 . 19 5.1 件的介绍及使用 . 19 么是 件 . 19 样操作 真软件 . 19 抢答器 件的仿真 . 23 系统的调试 . 24 软件调试问题及解决 . 25 第 6 章 单片机干扰防护及硬件实现 . 27 用隔离技术 . 27 确的接地措施 . 27 计结论 . 28 用说明 . 28 答器硬件实现 . 28 结 论 . 30 谢 辞 . 31 参考文献 . 32 附 录 . 34 外文资料翻译 . 38 1 前 言 在电子科学技术高速发展的今天，高科技产品越来越多的应用在我们的日常生活中，每时每秒我们都能感受到产品的更新换代。产品乃至技术革新的日新月有都让人对以相信。象日常我们工作所用的电脑、手机等等，这些高科技产品给我们带来了极大的方便，但这要归功于科学技术的高速发展。 数显抢答器是我们所要的毕业设计课题。数显抢答器整个电路包括开关编码电路、译码显示电路、锁存控制电路、 复位控制电路和声音提示电路五部分。数显抢答器涉及到模拟电子技术、数字电子技术和电路分析中的相关知识。本文介绍的八路数显抢答器 电路设计新颖 具有电路结构简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点 ,经使用效果良好 ,具有较高的推广价值，适用于工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛 ,为竞赛的公平公正提供有利的保证。 2 第 1 章 绪论 片机抢答器的背景 二十世纪跨越了三个 “电 ”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 。它由主机、键 盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的 “肚子 ”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航 系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換 代的功效，常在产品名称前冠以形容词 “智能型 ”，如智能型洗衣机等。现 在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡 在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了 更确切的 知道哪一组或哪一位选手先 抢 答 到 题，必须要有一个系统来完成这个任务。若 在抢答中，只靠人的视觉 （或者是听觉） 是很难判断出哪 一 组 （或哪一个选手） 先 抢 答 到 题 的 。利用单片机 编程 来设计抢答器， 可以 使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也 能轻松的 分辨出哪 一组（或哪个选手）先抢 答 到 题 的 。本文主 要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。 单片机抢答器的意义 本系统采用单片机作为整个控制核心。控制系统的四个模块为：显示模块、存储模块、语音模块、抢答开关模块。该系统通过开关电路四个按 3 键输入抢答信号；利用一个数码管来完成显示功能 ；用按键来让选手进行抢答 ，在数码管上显示哪一组先答题 的 ，从而实现整个抢答过程。 在知识比赛中， 特别是做抢答题目的时候， 在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系 统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途 。系统工作原理本系统采用 89片机作为核心。控制系统的四个模块分别为：存储模块、显示模块、语音模块、抢答开关模块。该抢答器系统通过开关电路四个按键输入抢答信号； 利用一个数码管来完成显示功能。工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理， 输出控制信号，单片机控制的智能抢答器设计 。 答器的应用 随着我国经济和文化事业的发展，在 很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等 ,因此出现了抢答器。抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构。抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。传统普通抢答器主要存在以下缺陷： （一）、在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规 的有效抢答信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效 。 （二）、当有多个违规抢答时，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的 “ 竞争 ” 选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定。各路抢答信号的 “ 竞争 ” 能力也被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。 4 （三）、当有多个违规抢答时，普通抢答器只能 “ 抓住 ” 其中一个而出现 “ 漏 洞”。 统设计要点 系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括 合理选择元器件 、绘制 电路原理图、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行 电路模拟仿真 等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。 在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择 在 于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经 济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用 51 系列单片机，因此使用 语言进行开发。此编程工具相比汇编语言具有结构化、适用范围大、可移植性好等特点。本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 第 2 章 抢答器硬件系统设计 统整体方案设 计 本设计以 片机为核心设计的四路抢答器方案是：主持人按 抢答开始 键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设 60s 抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数及所用时间，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于 5s 会每秒响一下提示音。 如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随 时按 停止 按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按 抢答开始 进入下次抢答计时。 如果主持人未按 抢答开始 键，而有人按了抢答按键，犯规抢答， 不断闪烁 犯规号数并响个不停，直到按下 停止 键为止。 答器显示模块 显示模块主要是显示抢答的时间，组别号码等。我考虑有以下两种显示方案 。 方案 1：使用液晶屏显示时间。液晶显示屏（ 有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强的特点。但由于只需要显示时间和组别的数字，信息量比较少，且由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶显示芯片，不易维护。 方案 2：使用传统的数码管显示。数码管（ 有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火 、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度高，称量快，精确可靠，操作简单。数码显示是采用 码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 图 2段发光二极管 根据以上的论述，采用方案二，如图（ 2 制器模块（单片机的选择） 司的 89是增强型 载 芯片上的 储器附在用户的产品中 ,可随时编程 ,再编程 ,使用户的产品设计容易 ,更新换代方便 。 89片机采用增强的 构 ,使其具有高速处理能力 ,在一个时钟周期 内可执行复杂的指令 ,每 实现 1处理能力 。 89片机工作电压为 以实现耗电最优化 。 89工业实时控制 ,仪器仪表 ,通讯设备 ,家用电器 ,宇航设备等各个领域 . 由于单片机的种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适的单片机。例如当设计仅仅需要一个单片机定时器那么选择 8989可，而不选择 89为后者的价格较高一些。当然若程序和数据区的要求较高那么选择的单片机还要满足程序空间的要求。 下面我们来比较 89 89 洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 表 21 和 52 的比较 数据存储器 程序存储器 定时器 中断 51 系列 128B 4 5 52 系列 256B 8 8 图 251 单片机 在本课题中，我们选用现在较为流行的 51 系列单片机，即选用 图（ 2 源方案的选择 系统需要多个电源， 用 5V 稳压电源，驱动芯片需要 5进电机等需要 12V 稳压电源。 方案一：采用升压型稳压电路。用两片 片分别将 3V 的电 池电压进行直流崭波调压，得到 5V 和 12V 的稳压输出。只需使用两节电池，既节省了电池，又减小系统体积重量但该电路供电电流小，供电时间短，无法使相对庞大的系统稳定运作。 方案二：采用三端稳压集成 7805 与 7812 分别得到 5V 和 12V 的稳定电压。利用该方法方便简单，工作稳定可靠。如图（ 2示： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 图 2三端稳压电路 综上所述，选择方案二，采用三端稳压器电路。 盘的选择 键盘是单片机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。键盘按结构形式可以分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键 码，而后者则用硬件方法来产生键码。在单片机中使用的都是非编码键盘，因为非编码键盘结构简单，成本低廉，非编码键盘的类型很多，常用的有独立式键盘，行列式键盘等。 方案 1：独立式键盘 键盘接口中使用多少根 I/O 线，该键盘就有 4 个按键，这种类型的键盘，其按键比较少，且键盘 中各按键的工作互不干扰。因此可以根据实际需要对键盘中的按键灵活的编码。如图 2 图 2立式键盘 洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 最简单的编码方式就是根据 I/O 输入口所直接反映的相应按键，按下的状态进行编码，称按键直接状态码，对于这样编码的独立式键盘， ，根据这个值直接进行按键识别，这样形式的键盘结构简单，按键识别容易。 独立式键盘的缺点是需要占用比较多的 I/O 口线，当单片机应用系统键盘中需要的按键比较少或 I/O 口线比较富余时，可以采用这样类型的键盘。 方案 2：行列式键盘 行列式键盘是用 N 条 I/O 线作为行线， M 条 I/O 线作为列线组成的键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键，按键的个数是 M*N 个。这种形式的键盘结构，能够有效的提高单片机系统中 I/O 的利用率，列线接 线接 列式适用于按键输入多的情况。 键盘的扫描可以采用程序控制的随机方式，即只有在 闲时才去扫描键盘，响应操作人员的键盘输入，但 执行应用程序的过程中，不能响应键盘输入，对键盘的扫描可以采用定时方式，即利用单片机内部定时器每隔一定时间对键盘扫描一次，这样控制方式，不管键盘上有无键闭合， 是定时的关心键盘状态。 在大多数情况下， 键盘可能进行空扫描。为了提高 效率而又能及时响应键盘输入，可以采用中断方式，既 时不必扫描键盘，只要当键盘上有键盘闭合时就产生中 断请求，向 请中断后，立即对键盘上有操作的键盘进性扫描，识别闭合键，并做相应的处理。如图 2 图 2列式 盘 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 根据以上的论述，采用方案一，在本系统中采用了独立式键盘，其按键比较少，且键盘中各个按键的工作互不干扰。 鸣器及 选择 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机，汽车电子设备，电话机，定时器等。电子产品中做发声器件，主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器有两类 3 大品种一类是压电式，一类是电磁式，电磁式又有两大品种，铁振膜式和动圈式，二者原理一样只是结构不同。所有蜂鸣器都有两种类型；纯蜂鸣器和带驱动的蜂鸣器，蜂鸣器都是因音频信号驱动的，通上支流电就可工作而已。 1、压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（ 15 支流工作电压），多谐振荡器起振，输出 音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由铅钛酸铅式铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。 2、电 磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振荡膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 根据以上的叙述，本设计采用方案二。 块的最终方案 主控制器模块：采用 片机控制。 抢答器显示模块：数码管显示。 电源方案的选择：三端稳压器电路。 抢答器键盘模块：独立式键盘。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 蜂鸣器的选择：电磁式蜂鸣器。 第 3 章 抢答器电路原理图设计 源电路设计 由于单 片机工作时需要的 +5以在设计电源电路时，需要一个电子元件能够提供 +5设计采用最典型的 7805提供的电压，即在7805的 1脚和公共接地端之间接入 公共接地端和三脚 +5 位电路设计 以使程序从指定处开始执行，在 要 可产生复位的操作，只要 有当 000系统采用按键复位方式的复位电路。 钟电路设计 种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路；另外一种为内部方式，本论文根据实际需要和方便，采用内部振荡方式。 脚 个放大器与作为反馈元件的片内晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。 ，但要形成时钟，必须外接元件所以实际构成的震荡时钟电路，外接晶体以及电容 2构成并联谐振电路接在放大器的反馈电路中。对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起针的快速性和温度的稳定性。晶体频率可在 间任选，电容 之间任选，考虑到本系统对于外接晶体的频率稳定性要求不高，所以采取比较廉价的 12据调试电容选择 30 入模块电路设计 抢答器输入信号由四个小按钮控制。当有键 按下的时候，就产生了有效地输入信号，本文使用了上拉电阻把输入信号先嵌位在高电平，当有按键按下的时候便使与这个按键相连的引脚变为低电平，产生一个低电平的输入信号，本模块有 4个 10个按钮构成。 示模块电路设计 该模块由 4个共阴极 7段 位选线分别连接于 数据驱动线路置显示器共阴极为低电平。关闭时 7219此管脚输出高电平。每位的段选线（ 别于 示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变 ，直到送入另一个段码为止，且显示的亮度高；静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度且字符不闪烁，所以可有 光电路 这里的声音电路是指实现报警的，本设计使用的是一个蜂鸣器报警器，当莫一按键按下蜂鸣器报警，当用人抢答时同时报警警告。 抢答器同时供 4名选手或 4个代表队比赛，分别用 4个按钮 4表示。设置一个系统清除和抢答控制 按扭 ，该 按扭 由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在 时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先 锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 第 4 章 抢答器软件系统设计 片机使用资源 本设计利用了单片机的复位电路以及晶振电路，并且使用了 来控制数码管的段选， 接蜂鸣器 ， 模块功能简要介绍 示模块 首先在主程序中启动定时器显示 P 通过判断是否是正常抢答，是则显示选手号及时间，否则显示 * 为选手号，所以可通过显示来判断抢答状态及总体情况。 时模块 设计中， 一开始就运行定时器 ,以开始显示 重置可以了 。 主持人按下开始抢答按钮，倒计时 60S，这里我们采用的用定时器 1 工作方式 1 定时 50中断程序设置变量叠加的方法，来得到一秒的基本定时，定时器定时一秒之后，单片机通过数码管显示出来。 断模块 中断是对定时器完成基本定时溢出时的处理，即硬件自动将定时器相应的溢出标志位清零，完成基本定时的叠加来得到 60S 定时时间。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 图 4抢答器主程序流程图 图 4抢答器定时器中 断流程图 图 4外部中断程序图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 图 4外部中断程序图 程序 我们组所设计的抢答器的程序采用的是 C 程序设计， C 语言的显著特点是 用二进制来编写程序 ,程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此 之间相互 独立。这种结构化方式可使程序层次清晰 , 便于使用、维护以及调试。 C 语言是以函数形式提供给用户的 ,这些函数可方便的调用 ,并具有多种循环、条件语句控制程序流向 ,从而使程序完全结构化。虽然 C 语言也是强类型语言，但它的语法比较灵活，允许程序编写者有较大的自由度。 本次设计的 主程序中包括时钟设计程序， 定时器中断子程序， 示程序以及按键控制子程序，程序设计如下： #10; 洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 0=; 20; 22; 23; 24; 30; =0 ,; ,; ; /*显示函数 */ /*采用方式一，即十六位计数器 */ 65536256; /*设置初始值 */ 65536256; ; ; /*开启总中断源 */ ; /*启动外部中断 0*/ ) 洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 ; if(0) ; /*开启定时器 0 中断 */ if(20) ; ; if(60) /*60 秒的计时 */ ; /*外部中断程序 */ ; if(0) /*开关 0 按下 */ ; /* 1 号选手抢答成功，数码管显示 1，蜂鸣器响，第 1 个二极管亮 */ if(0) /*开关 1 按下 */ ; /* 2 号选手抢答成功，数码管显示 2，蜂鸣器响，第 2 个二极管亮 */ if(0) /*开关 2 按下 */ ; /* 3 号选手抢答成功，数码管显示 3，蜂鸣器响，第 3 个二极管亮 */ if(0) /*开关 3 按下 */ ; /* 4 号选手抢答成功，数码管显示 4，蜂鸣器响，第 4 个二极管亮 */ 洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 ; 65536256; 65536256; /*1 秒定时函数 */ z) x,y; x=z;x0;y=110;y0; /*延迟函数 */ 0; ge=0; P0= ); P0= ); P0= ); /*显示函数：来显示 0计数 */ 洛阳理工学院毕业设计（论文） 19 第 5 章 系统的仿真 5.1 件的介绍及使用 么是 件 件是 司的一款电路设计与仿真软件，它包括 软件模块， 块主要用来完成 设计，而 块用来完成电路原理图的布图与仿真。 软件仿真基于 术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如 列、 列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、 等。通过 件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。 样操作 真软件 在进行下面的操作前，我先说明一点：我的 本是 果你使用的是 前的版本，可能你发现在鼠标操作上会略有不同。这主要表现在 首先我们把压缩文件
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