多路抢答器课程设计报告讲解

多通道应答器的设计课程计划的陈述主题：多通道应答器的设计中等学院机械工程学院年级专业14级机械的设计、制造和自动化学校编号学生姓名曾军教师洪云教师职称讲师- 23 -目录摘要1一.导言11.单片机应答机背景12.单片机的应用23、应答机的应用3二。方案设计41.总体方案设计42.基本功能43.扩展函数5三、硬件电路设计61.单片机的选择62.每个模块的设计72.1，微控制器最低系统72.2、抢答按键电路82.3。显示电路82.4。蜂鸣器音频输出电路9Iv .软件设计101.编程102.主编程11V.体验12附录1.程序清单132.硬件图236.参考文献24摘要本设计以AT89C51单片机为核心控制元件，设计了一种简单的应答机，构成了一个具有数码管、报警器等功能的八路应答机。延迟电路、按键复位电路、时钟电路、定时/中断电路等。都是用单片机。所设计的应答机具有实时显示参赛者人数和时间的特点，而复位电路使其能够开始新一轮的答疑和比赛。同时，它还使用汇编语言编程来实现一些基本功能。该设计系统实用性强，判断准确，操作简单，扩展性强。它的作用是开始比赛。当主机在读取问题后按下主开关时，计时开始。此时，数码管开始减少1秒的计时，直到玩家按下加扰按钮。此时，相应的数码管将显示玩家的号码和用于加扰的时间。与此同时，玩家的警报也会响起，提示有人争相回答问题。如果没有参赛者在规定的30秒内回答比赛，问题将无效，另一轮比赛将开始。关键词：单片机、应答机、数码管、报警器一、导言1.单片机应答机的背景20世纪跨越了三个“电子”时代，即现在已经进入的电子时代、电子时代和计算机时代。这种电脑，通常是指个人电脑，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有另一种计算机，但大多数人对它不是很熟悉。这种计算机是一种单芯片微型计算机(也称为微控制器)，它赋予各种机器智能。单片机的最小系统只使用一个集成电路，可以进行简单的操作和控制。由于体积小，它通常藏在被控机器的“肚子”里。在整个装置中，它就像一个人脑。如果出错，整个设备将会瘫痪。目前，这种单片机已经广泛应用于许多领域，如智能仪器、实时工业控制、通信设备、导航系统、家用电器等。一旦单芯片计算机用于各种产品，它就可以升级和替换这些产品。形容词“智能”通常放在产品名称的前面。比如智能洗衣机。目前，一些工厂的技术人员或其他业余电子开发人员生产的一些产品要么电路过于复杂，要么功能过于简单，容易复制。究其原因，可能是卡在产品不使用单片机或其他可编程逻辑器件。在知识竞赛中，尤其是在竞赛中，为了知道哪一组或哪一位选手先得到问题，必须建立一个系统来完成任务。如果一个人在比赛中仅仅依靠自己的视觉(或听觉)，很难判断哪一组(或哪一名选手)先得到了这个问题。利用单片机编程设计应答机可以解决上述问题。即使两组的回答时间相差几微秒，它也能很容易地区分哪个组(或哪个玩家)先回答了问题。本文主要介绍应答机的工作原理、设计及其实际应用。2.单片机的应用单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗设备、航空航天、特种设备等智能管理和过程控制领域。它可以大致分为以下几类：1.应用微控制器具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、小型化和使用方便等优点。它广泛用于仪器仪表。结合不同类型的传感器，它可以测量物理量，如电压、功率、频率、湿度、温度、流速、速度、厚度、角度、长度、硬度、元件、压力等。单片机控制使仪器数字化、智能化、小型化，功能比电子或数字电路更强大。例如，精密测量设备(功率计、示波器、各种分析仪)。2.工业控制中的应用单片机可以用来构成各种控制系统和数据采集系统。例如，工厂装配线的智能管理、电梯的智能控制、各种报警系统以及与计算机联网形成的二次控制系统。3.在家用电器中的应用可以说，今天的家用电器基本上是由单片机控制的，从电饭糕、洗衣机、冰箱、空调、彩电、其他音像设备，到电子秤测量设备。4.在计算机网络和通信中的应用现代单片机一般都有通信接口，可以方便地与计算机进行数据通信，为计算机网络和通信设备之间的应用提供了良好的物质条件。目前的通信设备基本实现了对单片机的智能控制，从手机、电话、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信，到手机、集群移动通信、无线对讲机等。这在日常工作中随处可见。5.单片机在医疗设备中的应用微控制器也广泛应用于医疗设备中，如医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声诊断设备和病床呼叫系统等。此外，供应链管理在工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域有着非常广泛的应用。3、应答机的应用随着中国经济和文化事业的发展，在许多公开竞争的场合，如证券、股票交易和各种智力竞赛中，都需要公平竞争的决策，因此有一个应答机。应答机一般由许多电路组成，电路复杂，可靠性低，功能相对简单，特别是当有许多应答电路时，实现起来更困难。因此，我们设计了一种以单片机为核心的新型智能应答机，它不仅保留了原有应答机的基本功能，还增加了一个数字显示电路来实现其他功能。应答机也被称为第一信号鉴别器，因此它可以广泛应用于各种知识竞赛、文学艺术活动等场合。二。方案设计1.总体方案设计应答机的工作原理是利用单片机最小系统(时钟电路、复位电路)和查询键盘进行应答。组号是动态显示的。只有当主持人按下开始比赛键，参赛者才能开始比赛。如果主持人没有按下按钮(3.0)开始抓举，并且选手的抓举违反了规则，警报将会响起，并显示选手的分组号码。主人需要按下开始抓举开关来再次开始抓举。当主机按下开始加扰按钮(3.0)时，蜂鸣器鸣响，数码管倒计时30秒(加扰在30秒内有效)。当参赛选手在30秒内获得答案时，蜂鸣器鸣响并显示他的团体号码，倒计时开始60秒(问题必须在60秒内得到回答)。60秒后，主机按下复位开关准备下一个问题。如果30秒内没有选手抓举，抓举将无效，主持人将按下下下一轮抓举的复位开关。该设计包括单片机最小系统和应急按钮。模块(8个按键)、显示模块、紧急响应开关模块、蜂鸣器音频输出模块。下图是总体框图。按按钮回答问题优先编码电路门闩译码电路解码显示主机按钮开关控制电路告警电路第二脉冲产生电路计时电路decodin(1)设计一台问答机，可同时供8名选手或8支队伍使用。他们的数字分别是0、1、2、3、4、5、6和7。每个人都使用一个应答按钮。按钮的数量对应于玩家的数量，分别为S0-S7。(2)为程序主机设置一个控制开关，控制系统的复位(数字表示数码管关灯)和紧急响应的开始。(3)应答机具有数据锁存和显示功能。比赛开始后，如果任何玩家按下比赛按钮，号码将立即锁定，玩家的号码将显示在发光二极管数码管线上。扬声器将发出声音提示，输入电路将被阻塞，禁止其他玩家参加比赛。在主持人清空系统之前，有优先权回答比赛的参赛者的号码将保持不变。(4)如果主持人没有按下“开始刮擦”键，但有人按下了“开始刮擦”键，这是一个犯规争夺。指示灯持续闪烁，直到主机按下“停止”键。3.扩展功能(1)应答机具有定时接听功能，一次接听的时间可由主机设定(如30秒)。当节目主持人按下“开始”键时，他要求计时器立即减少计时并显示在显示器上。同时，扬声器发出持续时间约为0.5秒的短促声音(2)参赛者在规定时间内争夺答案。加扰是有效的。定时显示停止工作。参赛者的人数和争夺的时间显示在显示屏上，时间一直保持到主持人离开系统。(3)如果计时抢答时间已到，但没有选手抢答，抢答无效，系统将发出短暂报警，输入电路将被阻塞，禁止选手在超时后抢答。(4) P3.0是紧急应答的开始，P3.1是停止，p1.0-p1.7是八路紧急应答输入，P0被选择用于数字管部分，P2被选择为低3位，并且P3.6是蜂鸣器输出。3.2紧急应答的时间调整，3.3应答的时间调整，3.4时间加1调整，3.5时间减1调整。3.硬件电路设计1.单片机的选择单片机是单片机的简称。它将中央处理器的中央处理器、随机存取存储器、只读存储器、输入/输出接口电路、定时/计数器和输入/输出适配器集成在一个芯片上，形成一个完整的微型计算机。它最大的优点是体积小，可以放在仪器内部，但存储容量小，输入输出适配器简单，功能低。目前，单片机广泛应用于民用和工业测控领域，并已深入到人们的生活中。近年来，AT89C51在我国非常流行。它最大的特点是有可多次重复编程的只读存储器，可由程序员直接擦除，使用方便。本设计使用的元器件包括：AT89C51芯片、数字LED显示屏和七段LED数码管解码。AT89C51是系统的核心，主要负责控制各部分的协调。外围连接复位电路、上拉电阻、数码管、按钮和振荡器，P1.0-P1.7为应答输入键的接口，数码管部分选择P0，位选择P2，蜂鸣器输出P3.6。本课题根据教材中关于单片机的知识和在多种形状产品中使用单片机的经验，结合自身的实际情况选择了英特尔的89C51单片机。单片机引脚排列图如图2所示。图2 at89c 51单片机的引脚排列每个引脚描述如下：外部晶体振荡器引脚XTAL1和XTAL2XTAL 1内部振荡电路的反相放大器的输入是外部晶体的引脚。当使用外部振荡器时，此引脚接地。(XTAL 2内部振荡电路的反相放大器的输出。是外部晶体的另一端。使用外部振荡器时，此引脚连接到外部振荡器源。RST复位引脚。片外程序存储器的开发信号引脚(输出信号)。ALE将地址的低位字节锁存到外部锁存器。ALE引脚以恒定频率(振荡器频率的1/6)周期性地发出正脉冲信号。因此，它可以用作e片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚。 p0.0 p0.7: P0端口8位端口线，第一功能为通用输入输出接口，第二功能为内存扩展时的地址/数据复用端口。1.0 1.7:P1端口8位端口线，通用输入输出接口无二次功能。P2.0 P2.7: P2端口8位端口线，第一个功能用作通用输入/输出接口，第二个功能用作内存扩展以传输高8位地址。3.0 3.7:P3端口8位端口线，第一功能为通用输入输出接口，第二功能为单片机控制信号。2.每个模块的设计2.1。微控制器最小系统单片机最小系统由时钟电路和复位电路组成。时钟电路中的电容C起到稳定振荡频率和快速启动振荡的作用，电容值一般为5-33pF。在这个设计中，使用了一个30pF的电容和一个12兆赫的晶体振荡器。晶体振荡器提供89C51时钟脉冲使其工作。即使微控制器重新开始执行程序，复位电路也初始化微控制器。当按下复位开关，RST从高电平变为低电平时，程序从头开始。通常，选择C=1030F和R=1K。在本设计中，电容为22F，电阻为1K。在本课程设计电路中，当一个问题结束时，主机按下复位开关为下一个问题做准备。如下图所示。图3微控制器最小系统2.2、抢答按键电路应答电路有两个功能：第一，它可以区分玩家的按键顺序，锁定第一应答者的号码，解码并显示电路；第二是使其他玩家的击键无效。89C51的P1端口构成了一个八路扰频键。P1端口P1.0到P1.7对应于从1号到8号的8名参赛者。当主机按下start按钮时，电平从高电平变为低电平，并被传送到P3端口。这时，参赛者可以开始争夺答案。在这个电路中，10K电阻用于保护。当参赛选手按下加扰按钮时，等级从高等级变为低等级，并被传送到P1港。经过单片机处理后，数码管显示扰码号，扬声器给出声音提示。当一个人抓住答案时，因为系统已经接收到一个电平信号，它不会同时接受另一个电平信号，所以其他玩家将不能再次抓住答案。2.3。显示电路数码管显示可分为两种类型：静态显示和动态显示。静态显示段选择和位选择是分开连接的，因此它占用大量的输入/输出接口，并且不能扩展多个数字管。数码管动态显示接口是单片机中应用最广泛的显示方式之一。动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划的同名端连接在一起。当单片机输出字形码时，所有的数码管接收相同的字形码。然而，哪一个数码管将显示字形取决于单片机的控制，以对齐和门控的COM端电路。通过分时轮流控制每个数码管的串口端，每个数码管将依次显示。这是动态驱动。数字显示管分为两种类型：普通正数码管和普通负数码管。本设计采用普通阴极数字显示管作为显示电路。由于使用了普通的阴极数字显示管，只要数字显示管的每个引脚