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1、电子系统设计课程论文电子系统设计课程论文题题 目目基于基于 STM8 抢答倒计时器抢答倒计时器学生姓名：学生姓名：学学 号：号：专专 业：业： 学学 院：院： 目 录1. 设计任务.3 1.1. 功能简介.3 1.2. 详细要求.3 1.3. 实际设计功能偏差.3 2. 方案论证.3 2.1. 设计方案简介.3 2.2. 设计思路.3 2.3. 器件选型.3 2.4. 设计特点.3 2.5. 技术关键点.3 2.5.1. 多按键输入的分辨能力.3 2.5.2. 多数码管显示是否卡顿.3 3. 设计细节.3 3.1. 系统结构.3 3.2. 主循环状态机.3 3.3. 多任务时间戳控制.3 3.
2、4. 按键输入.3 3.4.1. 按键中断触发.3 3.4.2. 3*3 按键阵列扫描.3 3.5. 数码管输出.3 3.5.1. 三位七段式共阴数码管.3 3.5.2. 刷新显示.3 3.5.3. 十秒显示闪烁.3 3.6. 功能切换与保存.3 3.7. 完整代码.3 3.7.1. stm8s_it.c .3 3.7.2. main.c.3 4. 实物演示.3 5. 总结体会.3 6. 参考文献.31.设计任务设计任务1.1.功能简介功能简介设计一个电路系统，该电路系统功能为 8 选手抢答锁定、倒计时回答问题的功 能。即 8 名选手在听到节目主持人“抢答”口令的时候，最快地按下各自的抢答按
3、键，电路系统自动识别并锁定最早按下抢答键的选手编号，并显示出来，同时开始 倒计时，倒计时为两位十进制显示。1.2.详细要求详细要求可同时供 8 名选手参加比赛，编号分别为 1，2，3，4，5，6，,8 各用一个抢 答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。节目主持人设置一个控制按钮 K，控制系统复位，使编号显示数码管灯灭并表 示抢答开始。 抢答开始后，若有选手按抢答按钮，其编号立即被锁存，且在 LED 数码管上显 示出选手编号，并封锁输入电路，禁止其他选手抢答，获得优先抢答资格的选 手的编号一直保持到主持人将系统复位为止。 要求具有回答限时功能，回答时间分为 30 秒和 1 分钟两种，回答过程中有
4、倒计 时显示，答题时间剩余 10 秒时有报警（指示灯亮）提示。1.3.实际设计功能偏差实际设计功能偏差将第四点详细要求“答题时间剩余 10 秒时有报警（指示灯亮）提示”改成：答 题时间剩余 10 秒时，数码管显示编号开始闪烁，闪烁频率为 2Hz。2.方案论证方案论证2.1.设计方案简介设计方案简介采用 STM8 单片机作为主控芯片，3*3 的阵列键盘扫描输入，3 个七位并行总线 扫描输出到数码管刷新显示2.2.设计思路设计思路根据设计任务可知，该电路系统主要分为三个部分：输入按键、数字电路、数 码管显示。倘若采用纯数字逻辑电路需要使用大量 74 或 CD 系列逻辑芯片，并且接 线复杂，整个电路
5、体积庞大，能耗高，设计复杂。 秉着尽量减少设计周期的设计原则，同时兼顾体积、能耗比、性价比等多方面， 采用廉价的 STM8 单片机来代替复杂的数字逻辑电路，可以大幅度降低电路结构复 杂度，降低硬件设计的难度。计算机编程更容易实现复杂多样化的功能，同时具备 未来功能改造和升级的能力， STM8 是 ST 意法半导体的自主开发的八位单片机，其性能与价格都优越于 51 单 片机系列，该单片机具有通用输入输出引脚，支持开漏输出、推挽输出和上拉输入， 推挽输出模式单引脚可以输出或输入的电流达到 20mA，意味着不需要外接三极管 就可以直接驱动数码管或者 LED 灯等，上拉输入意味着不需要外接上拉电阻，极
6、大 的减少外围电路，内部集成十六位定时器，支持外部中断等等功能，完全能够实现 电子抢答器的功能。2.3.器件选型器件选型本次设计具体使用的 STM8 型号为 STM8S103F3P6，该单片机拥有 16 个 IO 引脚 可供使用，引脚配置上，分配 6 个引脚为 3*3 阵列键盘的行列输入输出引脚， x0x2 位上拉输入，y0y2 为推挽输出，7 个引脚为并行总线数码管 ag 的阳极，推 挽输出，3 个引脚分别为各个数码管的共阴端 com，开漏输出1。16 个引脚全部用上没有浪费，由于没有多于的引脚无法单独控制指示灯亮的功能，因此改成数码管 显示编号闪烁（见 1.3 设计功能偏差），如图 1 所示。1并不是所有 IO 都支持推挽输出，STM8S103F3Px 型号的 PB4 与 PB5 引脚只支持开漏输出，数码管共阴 COM 口只需要提供下拉能力即可，故此可以配置为开漏
