四路抢答器的制作过程.doc

抢答器设计与制作1. 设计要求及任务（1）4名选手编号为：2，3，4,5。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为2，3，4,5。（2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。(4)抢答器具有定时（30秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（30秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。2：方案与论证方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。方案2：采用D触发器和译码器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。方案3：采用555时基进行完成电路的抢答，但考虑到应用起来很麻烦。经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件来进行仿真调试，再进行逐步改进。3.系统硬件设计为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：(1) 尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高。 (2) 程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89C52单片机。(3) I/O端口，如果在硬件电路设计就预留出一些I/O端口，虽然当时空着没用，那么用的时候就派上用场了。1系统总框图抢答按钮触发器锁存电路译码电路主持人控制开关控制电路报警电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路显示电路2.原理图设计3.时钟频率电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。 外部振荡源电路一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟1us后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为5V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30PF。时钟周期的大小是时钟信号频率的倒数,常用fosc表示。如时钟频率为12MHz,即fosc=12MHz,则时钟周期为1/12s。4.复位电路的设计单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图所示:复位电路5.显示电路的设计显示功能与硬件关系极大，当硬件固定后，如何在不引起操作者误解的前提下提供尽可能丰富的信息，全靠软件来解决。6.报警电路我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线的“高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使喇叭发出不同的声音。4.系统软件设计2.程序流程图在本设计中包括了以下八个主要的程序：主程序；非法抢答序；抢答时间调整程序；回答时间调整程序；倒计时程序；正常抢答处理程序；犯规处理程序；显示及发声程序。主流程图如图所示： 3.程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rst=P37;sbit speaker=P36;/报警sbit start=P34;uchar count=0;/用于产生1秒的时间uchar dsy_time=0x3c; /用于显示抢答时间uchar dsy_buffer=0,0,0;/显示缓冲uchar code leddata= /共阴数码管的段码 0x3F, /0 0x06, /1 0x5B, /2 0x4F, /3 0x66, /4 ;uchar code state=/抢答时的4种按键情况0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/延时/void DelayMS(uint ms)uchar t;while(ms-)for(t=0;t120;t+);/报警/void speak(void)uchar i=10;while(i-)speaker=speaker;DelayMS(2); /主程序/void main()/初始化uchar i,m=0x04;P0=0xff;P1=0x00;P2=0x00;P3=0xb3;TMOD=0x01;/选择工作方式TH0=0x3c;/定时器T0初始值的高八位TL0=0xaf;/定时器T0初始值的低八位IE=0x43;/开总中断，定时器中断，外部中断0while(1) if(rst=0)/系统复位dsy_buffer0=0;TR0=0;dsy_time=0x3c;if(dsy_time=0x00)/在设定的时间到，而无人抢答时关闭定时器中断 TR0=0;/关闭定时器中断 P1=0x00;/禁止抢答 for(i=0;i3;i+)/用数码管显示抢答序号和抢答时间P2=m;m=_cror_(m,1);/循环移位实现数码管的动态显示dsy_buffer2=dsy_time%10;/抢答时间的个位 dsy_buffer1=dsy_time/10;/抢答时间的十位P0=leddatadsy_bufferi;/数码管显示抢答者的序号和抢答时间DelayMS(5); m=0x04;/实现下轮的循环显示for(i=0;i4;i+)if(P1=statei)/判断有按键按下DelayMS(10); /延时防止按键抖动引起的误操作if(P1=statei) /再次判断有按键按下dsy_buffer0=i+1;P1=0x00;/通过硬件实现优先抢答TR0=0;/关闭定时器0speak();/实现定时时间1S/void key_inter() interrupt 1TH0=0x3c;/50MS初始值TL0=0xaf;/50MS初始值if(+count=20)count=0;dsy_time-;/实现计数器的减法计数/抢答开始/void start_inter() interrupt 0P1=0xff;TR0=1;/定时器0开始计数 speak();5.总结与展望 经过近两个星期的努力,在指导老师和队员们的讨论帮助和讨论下,我们成功地完成了4路抢答器的设计，通过此次电子设计，我们重新认识到了对书本上的单片机知识需要学以致用的道理。在四路抢答器设计过程中，我们发现了很多细节性的问题，也出现了几种错误，但是经过和队员们讨论最后都解决，感觉团队协作能力是非常有必要的！同时使我们加深了对单片机及接口技术的理解和应用，由于知识水平的局限，该电子设计中可能会存在着一些不足，我们真诚的接受指导老师的批评和指正。谢谢！6、参考文献1.单片机原理及接口技术（第3版