《Proteus仿真平台单片机项目式教程》-项目3 抢答器-3.抢答器的设计

项目3抢答器的设计

课程引入1应用效果仿真展示2基本原理（重点）3实物效果展示4思考题与课外拓展5一、课程引入第一步：复习旧课。上节课，我们基于单片机的最小应用系统完成了0-9随机抽号器的设计。一、课程引入今天我们将在此基础之上，设计一个抢答器。这是对数码显示技术及按键检测处理方法的一次综合型设计，目的是训练大家的应用编程能力，帮助理解前面的知识点，形成实际的编程应用能力。下一节课我们将转入下一个项目：交通灯的设计一、课程引入第二步：启发式引入新的问题：常见的抢答器有哪些功能？请大家回想数字电路课程设计中抢答器，它主要由哪几部分构成？以8路抢答器的设计为例。请大家一起讨论一下，我们需要从那几个方面考虑？第三步：提出这节课中心问题：针对上述四个关键问题请给出最佳的设计、处理思路？

（1）数码管的显示、驱动方式。（2）按键检测与处理。（3）如何保证抢答器的公平性？（4）怎样恢复到下一次的抢答？二、应用效果仿真展示仿真平台应用效果展示（激发学生学习兴趣）1、设计方法（4）怎样恢复到下一次的抢答？对策思路：设置主持人键，主持人按复位键手动恢复下一次抢答。分正常抢答完成、提前抢答和抢答超时三种情况下的复位。（1）数码管的显示、驱动方式。对策思路：数码管显示位数不多，可以采用静态显示，共阴数码管采用上拉电阻驱动即可。任务分析（2）按键检测与处理。对策思路：采用独立式按键，检测按键输入的电平变化，对按键扫描需要考虑到按键抖动的干扰，需要消抖处理。（3）如何保证抢答器的公平性？对策思路：利用开机自检、测试保证设备公平性；扫描的按键速度us级保证按键动作捕获公平；设置抢答锁定，设置主持键允许抢答、提前抢答违规处理保证过程公平。三、设计原理（重点）三、设计原理（重点）2、相关知识（1）按键去抖动

接触式按键，是有机械触点的弹性开关。按键按下，开关闭合；按键释放，开关断开。实现电气上逻辑关系的输出，提供标准的TTL逻辑电平。理想波形按键机械抖动波形一般有硬件消抖和软件消抖两种方法。三、设计原理（重点）硬件消抖:RC滤波去抖动脉冲计数就是合理设置一个计数值，通过计数来确认按键动作，避免重复响应。延时消抖是根据按键抖动出现的特性，利用10ms左右的延时，规避抖动信号出现的时间段，达到软件消抖的目的。软件消抖：脉冲计算、延时响应消抖。三、设计原理（重点）（2）数码管显示字符编码数据：单片机对笔段端I/O口输出的编码数据。共阴数码管显示字符“0”，对应的数据D7~D0为：3FH。数码显示方式：静态显示和动态显示。

这里采用静态显示：通过驱动器或锁存器直接控制数码管的显示，单片机端口直接驱动一位数码管。静态显示，耗占用CPU时间少。一般只适合于数码管显示位数较少的场合。数码管编码数据三、设计原理（重点）（3）驱动接口电路设计数码管、LED、点阵等发光部件常需要用数据锁存器74273、缓冲器74245、反相器7406、达林顿管UL2003等来做驱动。抢答器中的蜂鸣器、扬声器常需要三极管作驱动接口设计。常见的三极管接口电路三、设计原理（重点）3、系统设计（1）需求功能边界的确认开机自检：数码管倒计数，LED流水灯，显示是否正常。待机准备：禁止抢答，显示“0”，LED全亮，抢答键无效。主持人抢答键按下：蜂鸣器提示，数码管初始显示“-”，指示灯灭。数码管闪烁显示“g”、“o”，表示抢答键开始有效。提前抢答：数码管显示“E”,表示error，LED指示哪路提前抢答。抢答成功：蜂鸣器发声提示，数码管显示抢答结果，进入锁定状态。若抢答超时，蜂鸣器长响，主持人按键后恢复待机准备状态。三、设计原理（重点）（2）硬件电路设计

采用89c51单片机作为主控，利用单片机P1口扫描8路抢答按键，P2口接LED指示灯，并通过P0口上拉驱动的数码管显示。P3.0口为主持人键，P3.7口驱动蜂鸣器。三、设计原理（重点）

（3）

程序设计方法：先画出流程图，再写代码。代码分析见教材，或项目配套工程文件中讲解。思考：

请大家讨论，怎样编写程序实现10路抢答功能？四、实验箱演示实物运行效果：五、思考题与课外拓展1、思考题：基于Proteus平台，自己编程，独立完成简化版的八路抢答器设计：能够8路抢答、锁存、显示即可，做出仿真效果图。2、课外拓展：

拓展一：要求自己动手查找资料，基于Proteus平台