项目八路抢答器的设计与仿真PPT课件

1、工程工程3 八路抢答器的设计与仿真八路抢答器的设计与仿真 3 .1 任务义务任务义务 3 .2 实际根底实际根底 3. 3 任务过程任务过程 3. 4 才干拓展才干拓展3. 1 任务义务任务义务本工程的任务义务是设计一款用于各种竞赛抢答情景下的八路抢答器，本工程的任务义务是设计一款用于各种竞赛抢答情景下的八路抢答器，要求以单片机为中心，设计并仿真八路抢答器，详细要求如下要求以单片机为中心，设计并仿真八路抢答器，详细要求如下:抢答器同时供抢答器同时供8名选手或名选手或8个代表队竞赛，分别用个代表队竞赛，分别用8个按钮个按钮S0一一S7表表示。示。设置一个系统去除设置一个系统去除(停顿停顿)和抢答

2、开场控制开关和抢答开场控制开关(开场开场)，由主持人控，由主持人控制。制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，抢答器锁存相应的抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，抢答器锁存相应的编号，并在编号，并在LE D数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选数码管上显示，同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不断坚持到主持人将系统手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号不断坚持到主持人将系统去除为止。去除为止。下一页前往3. 1 任务义务任务义务抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定(如如10s)

3、。当主持人启动。当主持人启动“开场键后，定时器进展减计时，同时扬声器开场键后，定时器进展减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响继续的时间发出短暂的声响，声响继续的时间0. 5 s方右。方右。参赛选手在设定的时间内参赛选手在设定的时间内(30s)进展抢答，抢答有效，显示器上显进展抢答，抢答有效，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并坚持到主持人将系统去除为止。示选手的编号和抢答的时间，并坚持到主持人将系统去除为止。假设定时时间少于假设定时时间少于5s那么扬声器发出短暂报警，假设定时时间到，那么扬声器发出短暂报警，假设定时时间到，无人抢答，那么本次抢答无效，系统报警并制止抢答，显示器上显示无人抢答

4、，那么本次抢答无效，系统报警并制止抢答，显示器上显示“FF 。选手假设在主持人按开场键之前违规抢答，系统报警选手假设在主持人按开场键之前违规抢答，系统报警,LED显示违显示违规选手号码和规选手号码和 FF，直到主持人按下停顿键。，直到主持人按下停顿键。上一页前往3. 2 实际根底实际根底 3. 2. 1键盘接口键盘接口 1.键盘种类及任务原理键盘种类及任务原理 单片机运用系统中的键盘，普通有独立式和行单片机运用系统中的键盘，普通有独立式和行列式两种，如图列式两种，如图3一一1所示。所示。 (I)独立式键盘独立式键盘 独立式键盘中，每个键占用一根独立式键盘中，每个键占用一根I/0 U线，每个线，

5、每个按键电路相对独立，如图按键电路相对独立，如图3一一1(a)所示。所示。 (2)行列式键盘行列式键盘 行列式键盘采用行列电路构造。行列交点处经行列式键盘采用行列电路构造。行列交点处经过按键相连，列线为输出口，行线为输入口，过按键相连，列线为输出口，行线为输入口，如图如图3 -1(b)所示。所示。下一页前往3. 2 实际根底实际根底2.键盘的任务方式键盘的任务方式键盘的任务方式普通有编程扫描方式键盘的任务方式普通有编程扫描方式(查询方式查询方式)和中断扫描方式和中断扫描方式(中断中断方式方式)两种。两种。(1)编程扫描方式编程扫描方式编程扫描方式是利用编程扫描方式是利用CPU在完成其他任务的空

6、余，调用键盘扫描子程在完成其他任务的空余，调用键盘扫描子程序，来呼应键输入要求。其主要功能有序，来呼应键输入要求。其主要功能有:查询能否有键按下查询能否有键按下;查询查询按键所在的行列位置按键所在的行列位置;对所得的行号和列号译码，得到键值对所得的行号和列号译码，得到键值;去除去除键的抖动影响，方法为键的抖动影响，方法为:在判别有键按下后，软件延时一段时间在判别有键按下后，软件延时一段时间(普通普通为为10ms)后，判别键盘形状，假设仍为有键按下形状，那么以为有一后，判别键盘形状，假设仍为有键按下形状，那么以为有一个确定的键被按下，否那么按键抖动处置。个确定的键被按下，否那么按键抖动处置。(2

7、)中断扫描方式中断扫描方式上一页 下一页前往3. 2 实际根底实际根底中断扫描方式下单片机不用查询键盘情况，只需开放键盘中断恳求。中断扫描方式下单片机不用查询键盘情况，只需开放键盘中断恳求。当有键按下时，会恳求中断，在中断效力程序中检查是哪个键按下。当有键按下时，会恳求中断，在中断效力程序中检查是哪个键按下。图图3 -2所示为中断方式键盘接口电路。所示为中断方式键盘接口电路。3.键盘管理中键输入与键操作键盘管理中键输入与键操作键输入处置是完成键输入甄别的操作，要检查有无键按下，有键按下键输入处置是完成键输入甄别的操作，要检查有无键按下，有键按下时，找出是哪个键按下，以便使程序转入该键的键操作程

8、序。因此，时，找出是哪个键按下，以便使程序转入该键的键操作程序。因此，一个键盘管理程序应包括键输入处置程序和键操作程序两个部分。一个键盘管理程序应包括键输入处置程序和键操作程序两个部分。4.查询方式的键盘接口电路查询方式的键盘接口电路用用80C51的的P1口构成一个查询方式的口构成一个查询方式的4 x4行列式键盘，接口电路如图行列式键盘，接口电路如图3 -3所示。所示。上一页 下一页前往3. 2 实际根底实际根底 3.2.2 程序存储器的扩展程序存储器的扩展 1.扩展器件选择扩展器件选择 单片机外部程序存储器扩展大多运用单片机外部程序存储器扩展大多运用EPROM器器件，用作单片机外部程序存储器

9、的件，用作单片机外部程序存储器的EPROM器件器件主要是主要是Intel公司消费的公司消费的27C系列，即系列，即27 C 16 ,27 C32 ,27 C64 ,27 C 128 ,27 C256等，容等，容量分别量分别2KB,4KB,8KB,16KB,32KB，如图，如图3 -4所示。除所示。除27C16和和27 C32为为24脚外，其他为脚外，其他为28脚。脚。 2.程序存储器程序存储器EPROM的扩展方法的扩展方法 80C51单片机为外部程序存储器扩展提供了公单片机为外部程序存储器扩展提供了公用的用的PSEN取指令控制信号，因此外部程序存储取指令控制信号，因此外部程序存储器构成了独立的

10、空间。图器构成了独立的空间。图3 -6为扩展一片程序存为扩展一片程序存储器储器EPROM的原理电路，衔接方法如下。的原理电路，衔接方法如下。上一页 下一页前往3. 2 实际根底实际根底(1)地址线地址线程序存储器的低程序存储器的低8位地址线位地址线A0 A7与与P0口相连，高口相连，高8位地址线位地址线A8A15与与P2口相连，扩展口相连，扩展16 KB的的27128只运用了只运用了P2. 0P2. 5。图图3一一5为为74HC373的引脚图。的引脚图。(2)数据线数据线程序存储器的程序存储器的8位数据线与位数据线与P0口从低到高对应相连。口从低到高对应相连。(3)控制线控制线程序洗通有效信号

11、程序洗通有效信号PSEN端与程序存储器的输出允许端端与程序存储器的输出允许端OE相诈。相诈。27128的片洗端接地。的片洗端接地。图图3 -7为扩展两片为扩展两片27 064程序存储器的接程序存储器的接u电路，其地址空间分别电路，其地址空间分别为为:27064 ( 1 )为为02000 H03 FFFH , 27 064(2)为为04000 H05FFFH。上一页 下一页前往3. 2 实际根底实际根底3.用用EEPROM的扩展电路的扩展电路图图3一一8是用是用2816A EEPROM的扩展电路。的扩展电路。3. 2. 3 数据存储器的扩展数据存储器的扩展(1)扩展器件选择扩展器件选择单片机运用

12、系统中并行扩展的数据存储器都运用静态随机存储器单片机运用系统中并行扩展的数据存储器都运用静态随机存储器SRAM ( Static Random Access Memory )，近年来一也有的运用，近年来一也有的运用非易失性非易失性Flash存储器。存储器。单片机运用系统中常用的单片机运用系统中常用的SRAM有有62系列系列6116,6264,62256,628128,628256等，存储容量分别为等，存储容量分别为2KB ,B KB ,32 KB ,128KB ,512 KB等，如图等，如图3一一9所示。所示。上一页 下一页前往3. 2 实际根底实际根底(2)数据存储器的扩展方法数据存储器的扩

13、展方法数据存储器的扩展如图数据存储器的扩展如图3一一10所示，图所示，图(a)用一片用一片62256扩展扩展32 KB和和用两片用两片62256扩展扩展64 KB外部数据存储器的电路。图外部数据存储器的电路。图(b)电路中因只扩电路中因只扩展两片数据存储器，故不运用地址译码器。展两片数据存储器，故不运用地址译码器。在单片机运用系统中，有时既需求扩展片外程序存储器，一也需求扩在单片机运用系统中，有时既需求扩展片外程序存储器，一也需求扩展片外数据存储器。这种同时需求扩展的电路如图展片外数据存储器。这种同时需求扩展的电路如图3一一11所示所示.3.2.4与本工程相关的指令与本工程相关的指令1.变址寻

14、址的转移指令变址寻址的转移指令变址寻址的转移指令，亦称散转指令。转移的日的地址由基址存放器变址寻址的转移指令，亦称散转指令。转移的日的地址由基址存放器DPTR中的中的16位数和累加器位数和累加器A中的中的8位无符号偏移量之和确定。当位无符号偏移量之和确定。当DPTR中内容确定后，改动中内容确定后，改动A的值，可以实现多分支的程序转移。的值，可以实现多分支的程序转移。上一页 下一页前往3. 2 实际根底实际根底该指令执行后不改动累加器该指令执行后不改动累加器A和数据指针和数据指针DPTR中内容，不影响任何中内容，不影响任何标志位。标志位。2.条件转移指令条件转移指令条件转移指令是根据某种特定条件

15、转移的指令。条件满足时转移，否条件转移指令是根据某种特定条件转移的指令。条件满足时转移，否那么顺序执行。其中的条件普通为前条指令执行后产生的结果，如运那么顺序执行。其中的条件普通为前条指令执行后产生的结果，如运算结果能否为算结果能否为0，能否产生了进，能否产生了进(借借)位等。位等。3.算术运算类指令算术运算类指令加加1指令指令一切加一切加1指令，除指令，除INC A指令只影响奇偶标志指令只影响奇偶标志P外，均不影响程序形状外，均不影响程序形状字字PSW。带借位减法指令带借位减法指令上一页 下一页前往3. 2 实际根底实际根底减减1指令指令一切减一切减1指令，除指令，除DEC A指令只影响奇偶

16、标志指令只影响奇偶标志P外，均不影响程序形外，均不影响程序形状字状字PSW。乘、除法指今乘、除法指今4.位操作指令位操作指令位操作指令是以位为操作对象进展运算和操作的指令，可以实现位的位操作指令是以位为操作对象进展运算和操作的指令，可以实现位的传送、运算、转移、控制等，适用于位操作的地址空间是内部传送、运算、转移、控制等，适用于位操作的地址空间是内部RAM中中20H2FH字节地址字节地址(位地址位地址00 H7FH)以及以及SFR区中可以位寻址的区中可以位寻址的地址。地址。位传送指令位传送指令 位传送指令只允许位地址与位传送指令只允许位地址与CY间进展传送。假设要实现两个位地址间进展传送。假设

17、要实现两个位地址之间的传送，需经之间的传送，需经CY中转。中转。上一页 下一页前往3. 2 实际根底实际根底位运算指令位运算指令在汇编言语中，位地址的表达方式有以下在汇编言语中，位地址的表达方式有以下4种种:a.直接位地址直接位地址:如如91H;b.字节符号地址点操作字节符号地址点操作:如如P1.0(90H);c.位符号地址位符号地址:如如RSO ;d.用户运用伪指令事先定义过的符号地址。用户运用伪指令事先定义过的符号地址。利用位操作指令可以方便地用软件模拟组合电路，实现以软件替代硬利用位操作指令可以方便地用软件模拟组合电路，实现以软件替代硬件。件。位控制转移指令位控制转移指令上一页前往3.

18、3 任务过程任务过程 3. 3. 1构思构思 学生查阅该工程相关资料，如教材、参考书目、学生查阅该工程相关资料，如教材、参考书目、图书、网络资源等，搜集秒表信息，包括八路图书、网络资源等，搜集秒表信息，包括八路抢答器的运用场所、开展现状、运用技术要求抢答器的运用场所、开展现状、运用技术要求等等;教师采用多媒体课件讲授该工程实际知识相教师采用多媒体课件讲授该工程实际知识相关内容，为学生制造八路抢答器定实际根底关内容，为学生制造八路抢答器定实际根底;经经过与指点教师交流，处理该工程设计和过与指点教师交流，处理该工程设计和 制造的疑问问题。最终完成学生任务页如表制造的疑问问题。最终完成学生任务页如表

19、3-1的填写。的填写。 3. 3. 2设计设计 各小组集中讨论，汇总信息并整理，确定该工各小组集中讨论，汇总信息并整理，确定该工程的设计方案，要保证工程的可行性和可操作程的设计方案，要保证工程的可行性和可操作性。性。 1.单片机选型单片机选型 2.电源、时钟电路和复位电路电源、时钟电路和复位电路下一页前往3. 3 任务过程任务过程3.抢答器键盘与显示模块设计抢答器键盘与显示模块设计抢答器的硬件电路图如图抢答器的硬件电路图如图3一一12所示。所示。4.软件程序设计软件程序设计硬件电路确定后，软件的编程要与硬件相匹配，软硬件才干结合完成硬件电路确定后，软件的编程要与硬件相匹配，软硬件才干结合完成所

20、要实现的功能。由功能分析得到以下的软件构造图所要实现的功能。由功能分析得到以下的软件构造图3-13.在本设计中包括了以下八个主要的程序在本设计中包括了以下八个主要的程序:主程序，非法抢答程序，抢主程序，非法抢答程序，抢答时间调整程序，回答时间调整程序，倒计时程序，正常抢答处置程答时间调整程序，回答时间调整程序，倒计时程序，正常抢答处置程序，犯规处置程序，显示及发声程序。调整抢答时间流程图如图序，犯规处置程序，显示及发声程序。调整抢答时间流程图如图3-14，主流程图如以下图主流程图如以下图3-15所示所示:八路抢答器仿真图如八路抢答器仿真图如3-16。上一页 下一页前往3. 3 任务过程任务过程

21、 3. 3. 3工程实施工程实施 1.制造八路抢答器的电路板制造八路抢答器的电路板 列出所需元件清单，如表列出所需元件清单，如表3 -2所示。所示。 焊接完成后，要进展硬件电路的测试。焊接完成后，要进展硬件电路的测试。 测试单片机的电源和地能否正确衔接测试单片机的电源和地能否正确衔接; 测试单片机的时钟电路和复位电路能否正常测试单片机的时钟电路和复位电路能否正常; 测试测试EA引脚能否与电源相连引脚能否与电源相连; 测试测试LED数码管动态显示电路能否正确数码管动态显示电路能否正确; 测试下载界限能否正确。测试下载界限能否正确。 小组反复讨论、分析并调试好单片机系统的硬小组反复讨论、分析并调试好单片机系统的硬件。件。上一页 下一页前往3. 3 任务过程任务过程2.调试调试3. 3. 4 工程评价工程评价按以下几个方面对学生完成工程的整个过程进展评价，工程考核详细按以下几个方面对学生完成工程的整个过程进展评价，工程考核详细内容见表内容见表3 -3所示。所示。上一页前往3. 4 才干拓展才干拓展上述八路抢答器可以满足根本设计要求的根底上，可以思索设计一款上述八路抢答器可以满足根本设计要求的根底上，可以思索设计一款具有计分功能的抢答器。如具有计分功能的抢答器。如:设计一个四路设计一个四路(八路八路)抢答器，如图抢答器，如图3一一17所