六路抢答器设计单片机(共26页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上抢答器课程设计原文一、设计要求及目的(1)设计一个可供6人进行的抢答器。(2)系统设置复位按钮,按动后,重新开始抢答。(3)抢答器开始时数码管显示序号0,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。抢答后显示优先抢答者序号,同时发出音响。,并且不出现其他抢答者的序号。(4)抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间有主持人设定,本抢答器的时间设定为60秒,当主持人启动“开始”开关后,定时器开始减计时,同时音乐盒有短暂的声响。(5)设定的抢答时间内,选手可以抢答,这时定时器停止工作,显示器上显示选手的号码和抢答时间。并保持到主持人按复位键。(6
2、)当设定的时间到,而无人抢答时,本次抢答无效,扬声器报警发出声音,并禁止抢答。定时器上显示00。二、设计电路方框图:.三、电路组成本抢答器的电路主要有四部分组成:数字抢答电路、时序控制电路、报警电路以及可预置时间的定时电路。其中数字抢答部分有一个CD4511译码器和LED数码管显示器组成,可以将六位抢答者的按钮通过CD4511译码驱动LED数码管显示器显示出他们最先抢答者的序号。而时序控制电路的功能是当参赛选手按动抢答器时,使扬声器发声,这时抢答电路和定时电路停止工作。而且设定的时间60秒到达后若无人抢答,则报警电路工作。报警电路工作的条件是当设定时间到达后或者有人抢答时,报警电路被输入一个高
3、电平,这时此电路工作。可预置时间的定时电路是靠74LS121工作的。以下是抢答电路的组成以及各部分功能(1)抢答电路1.电路组成电路如下图3.1所示,该电路完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;二是禁止其他选手按键操作无效。. 目录目录:第一部分:设计的要求及目的第二部分:系统方框图第三部分:电路组成及各部分选定方案、功能及计算(1) 抢答电路: 1、抢答电路功能2、方案选定(2) 报警电路(3) 定时电路 1、电路功能介绍2、电路选定方案分析及计算(4) 时序控制电路 1、电路组成分析2、电路功能第四部分:器件说明第五部分:参考文献第六部分
4、:设计总结第六部分:总体电路图(用PROTEL99制作) 参考资料康华光 电子技术基础数字部分高等教育出版社董子舟、段辉娟 电子技术 机械工业出版社2002年,第7期 电子报 类别:电子制作2002年,第50期 电子报 类别:电子产品与器件张惠敏、肖耀南 数字电子技术 化学工业出版社 江国强 现代数字逻辑电路 电子工业出版社 简单介绍本抢答器的电路主要有四部分组成:数字抢答电路、时序控制电路、报警电路以及可预置时间的定时电路。其中数字抢答部分有一个CD4511译码器和LED数码管显示器组成,可以将六位抢答者的按钮通过CD4511译码驱动LED数码管显示器显示出他们最先抢答者的序号。而时序控制电
5、路的功能是当参赛选手按动抢答器时,使扬声器发声,这时抢答电路和定时电路停止工作。而且设定的时间60秒到达后若无人抢答,则报警电路工作。报警电路工作的条件是当设定时间到达后或者有人抢答时,报警电路被输入一个高电平,这时此电路工作。可预置时间的定时电路是通过74LS121实现的。 八位数字抢答器(含电路图)题 目 : (数字电路课程设计)八位数字抢答器尺 寸 : 课件目 录 : 绪论原理分析与电路设计一、设计内容与要求:1)设计内容2)学习要求3) 设计要求二、元器件的功能和作用-集成电路定时器555及其基本应用三、设计原理与参考电路1)数字抢答器总体方框图2)电路及其电路图四、整机电路设计五、实
6、验调试六、电路的检测方法参考文献原 文 : 原理分析与电路设计一、设计内容与要求1)设计内容:1,利用各种器件设计一个多路智力竞赛抢答器。2,利用电路板对所设计的电路进行检验。 3,总结检验电路设计结果 2)学习要求: 1,复习编码器、十进制加/减计数器的工作原理,设计可预置时间的定时电路分析与设计时序控制电路。画出定时抢答器的整机逻辑电路图,掌握智力抢答器的工作原理及其设计方法,并对各种元器件的功能和应用有所了解。并能对其在电路中的作用进行分析。例如:555定时器,优先编码器74ls148和rs锁存器74ls279以及十进制同步加/减计数器74ls192。另外对电路图要学会分析。了解电路设计
7、流程的原理图。每个电路的设计都要有完整的设计流程。这样才能在分析电路是有良好的思路,便于查找出错的原因。 3)设计要求1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 S7表示。2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。3. 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,并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4. 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30秒)。当主持人启动开始键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,
8、显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。6. 如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。目录第1章 六路抢答器设计功能要求1第2章 抢答器方案论证3第3章 系统硬件电路设计43.1.1 系统原理图 4 3.1.2 时钟频率电路的设计5 3.1.3 复位电路的设计6 3.1.4 显示电路的设计7 3.1.5 键盘扫描电路的设计7 3.1.6 发声8 3.1.7 系统复位8第4章 系统软件设计9 4.2.1 主程序系统结构图9 4.2.2 程序流程图10 4.2.3 系统程序11第5章 调试及性能分析19第6章 课程设计小结20参
9、考文献 21专心-专注-专业 第1章 六路抢答器设计功能要求单片机把我们带入了智能化的电子领域,许多繁琐的系统若由单片机进行设计,便能收到电路更简单、功能更齐全的良好效果。若把经典的电子系统当作一个僵死的电子系统,那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。而随着技术的进步,单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势。本设计就是基于单片机设计抢答系统,通过串口通信动态传输数据,使抢答系统有了更多更完善的功能。单片机系统的硬件结构给予了抢答系统“身躯”,而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”,使其在传统的抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。对于抢答器我们
10、大家都知道那是用于选手做抢答题时用的,选手进行抢答,抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上,体现了公平公正的原则。1.1 数字抢答器的概述 对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的,选手进行抢答,抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上,体现了公平公正的原则。 本实验设计的数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出;用控制电路和主持人开关启动报警电路,以上两部分组成
11、主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。更具有实用性。1.2 设计任务与要求 任务:设计一款数字抢答器1、基本要求(1)抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛,分别用6个按钮S0 S5表示。(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。(3) 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LED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一直保持到主持人将系统清除为止。(4)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30
12、秒)。当主持人启动开始键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。(5)参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。(6)如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00 优点:与普通抢答器相比,本作品有以下几方面优势: 1、具有清零装置和抢答控制,可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。 2、具有定时功能,在30秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。 3、30秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。1
13、.3 系统主要功能抢答器原理:该抢答器供不多于四个的抢答比赛使用。每个选手的座位前安装一只抢答按钮开关和一只信号灯。主持人的座位前安装一只复原按钮开关、一只蜂鸣器和一只抢答器工作状态指示灯。每当主持人口头发出允许抢答的号令之后,哪个队先按下座位上的按钮开关,该座位的信号灯就先被点亮,同时封锁其他按钮开关的活动。并且熄灭主持人座位上的状态指示灯和发出 3 声类似于电话振铃的提示声,以“声明”此次抢答动作已经完成。在主持人确认后,按下复原按钮,状态指示灯重新点亮,并且同时发出“笛笛”声,为下一次的抢答作好准备。电路中的蜂鸣器 FM 是一只带有助音腔的压电陶瓷蜂鸣器,用于模拟发出报警声的功率放大器和
14、喇叭。在 FM 发声的同时,灯 D6 也在发光。FM 可以看作是一个电容性负载,本身不能流过直流电流。发声的原理是,作用在两个电极极板的电位在发生变化时,陶瓷材料就发生弯曲,从而振动空气发出声音。FM和 4 只按钮开关 SWaSWd 以及 4 只电阻 RaRd 都是在演示板的基础上额外添加的。由于RB端口内部具有上拉电阻,只要用软件设置其有效,即可省略在4 只端口引脚上外接上拉电阻。按钮开关和指示灯与座位的对应关系如表3所示。按钮开关和指示灯与座位的对应关系座位主持人席座位1座位2座位3座位4座位5座位6按钮开关SW1 SWaSWbSWcSWdSWeSWf指示灯D7 D0D1D2D3D4D5蜂
15、鸣器 有无无无无无无第2章 方案论证( 1 ) 抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛,分别用6个按钮S0 S5表示。( 2 ) 设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。( 3 ) 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LED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一直保持到主持人将系统清除为止。( 4 ) 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30秒)。当主持人启动开始键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。( 5 ) 参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效
16、,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00(6)6路抢答器可以利用硬件电子元器件实现,但电路结构复杂,调试困难,涉及到的外围元件多,不便于安装,实验给实际操作带来很大的麻烦。(7)我们利用单片机可以用很少元件实现相同功能,而且单片机性能稳定,可操作性强。可以只用P0口连接上拉电阻,完成驱动LED的功能,串接按键可以由选手自己控制抢答机会,利用P3口的RXD接74LS164的A,B端,TXD接移位脉冲做时钟信号。利用单片机程序判断选手按键是否有效,但选手违规抢答,利用简单程
17、序显示选手序号,启动蜂鸣器并不间断,告诉主持人有人违规操作,抢答无效。给出相应的延时,选手按正常的操作抢答,软件倒记时,利用74LS164移位寄存8段数码管,实现倒记时显示时间,到5秒相应时间提醒选手时间快到了,要及时作答,并启动蜂鸣器。如果有选手在规定的时间以前完成问题,主持人通过按键P2.4复位,开始新的问题作答,因为程序不是很大不需要扩展存储空间,选手按键跳入相应的子程序,回答倒记时,通过单片机实现功能可以更人性化,只需单电源供电更方便,容易实现。电路结构简单,外围扩展的电路不是很多,锻炼我们所学的知识应用到现实生活当中。为我们提供实践的机会。单片机是电子专业发展的方向,更好的使用单片机
18、可以是我们的产品小型化,使用更方便,性能更稳定,功能更齐全,所以我们选用单片机加一定的外围设备实现本次课程设计的要求。第3章 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) 留有设计余地。在设计硬件电路时,要考虑到将来修改扩展的方便。因为很少有一锤定音的电路设计,如果现在不留余地,将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。(3) 程序空间,选用片内程序空间足够大的单片机,本设计采用AT89C51单片机。(4)
19、 I/O端口,在样机研制出来后进行现场试用时,往往会发现一些被忽视的问题,而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集,就必须增加输入检测端;有些物理量需要控制,就必须增加输出端。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。3.1总体原理图如图2-1,P1.0为开始抢答,P1.7为停止,P1.1-P1.6为六路抢答输入,数码管段选P0口,位选P2口低3位,蜂鸣器输出为P3.6口。P3.2为时间加1调整,P3.3为时间减1调整。图2-1 系统原理图3.1.2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
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- 抢答 设计 单片机 26
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