《基于单片机的八路抢答器电路设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的八路抢答器电路设计（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一部分 系统整体方案设计与比较一、实验目的1、掌握系统整体方案设计的方法2、培养分析系统设计方案的能力二、实验内容针对本次课题，提出几种总体设计方案，并比较其优缺点，确定一套方案为本课题采纳的方案。三、实验原理与方法本次课程设计设计的是一个多路定时抢答器，是一个多于两位选手参赛的一个抢答器，具有锁存和显示功能。同时有主持人控制系统的清零和抢答的开始。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，抢答器就会显示该选手编号直至系统被主持人清零，并有扬声器发出提示，同时其他人再抢答就无效了。这次设计的抢答器还有自动定时功能，主持人可以设定选手答题的时间。当主持人启动“开始”键后，定时器会自动减计时，这
2、个会显示在显示器上。选手只有在抢答时间内抢答才有效，若在答题时间内没有选手答题，时间到时，报警电路就会发出警报亮灯并且禁止抢答。抢答器由计数器、寄存器、集成定时器和译码显示等组合、时序电路组成。可分为抢答电路，定时电路，报警电路等几个单元部分。每个单元电路分别可以处理一些抢答竞赛中的基本问题。四、实验步骤1、方案设计按照目前的各种技术及要求，要设计一个八路抢答器主要有以下方案：方案一：采用数电技术实现。方案二：采用编程技术通过设计简单电路实现。2、方案比较方案一设计的抢答器的电路主要是由抢答器开关电路、触发电路、触发锁存电路、编程器、七段显示译码器几部分构成。抢答电路主要采用优先编码器74LS
3、148和74LS279完成。此外还有定时电路，报警电路，时序控制电路等。方案二设计的电路图简单明了，避免重复，控制起来更加方便。抢答器对参赛选手的动作的先后有很强的分辨力，即使先后只相差几毫秒，抢答器也能分辨出来，抢答器直接实现了动作选手的编号，并保持到主持人清零为止，且实现的功能较多，比如增设了开启锦囊，回答和抢答时间均可随意调整，故采用方案二。五、实验记录与结论方案一将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码器和七段显示器，最后显示的是抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器，单稳态触发器又与报警电路直接连接，所以显示编
4、号的同时可以发出报警信号。另外由主持人控制开关和其他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警部分电路的控制。方案二主持人按动开始抢答的开关后，最先抢答的选手的电平信号先经过优先编码器，再依次经过数据锁存器，此时已经限制了其他选手的抢答，信号再经过译码器和七段数码显示器，将最先抢答的该选手的编号显示出来，并同时产生报警信号，到此完成的是抢答功能；如果没有人抢答， 30秒减计数器减到00时也会发出报警信号，此是完成计时功能。这种方案原理比较简单，组装电路比较简单，相对方案一要简单，所以采用方案一能够完全实现本次设计的要求。第二部分 原理图的绘制及仿真软件训练一、实验目的掌握原理图的绘制方法
5、和protel软件的使用掌握电路仿真的方法和proteus软件的使用二、实验内容练习使用protel软件，并且用其绘制系统原理图。练习使用proteus软件，并且用来仿真单片机的部分实例。三、实验原理与方法本次实验主要用到了protel软件和proteus软件。PROTEL软件介绍：PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写
6、着要求会使用PROTEL。Proteus软件介绍：Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。四
7、、实验步骤使用protel绘制原理图的步骤：1、设计图纸大小。首先要构思好零件图，设计好图纸大小。图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的，设置合适的图纸大小是设计好原理图的第一步。 2、设置protel 99 se/Schematic设计环境。包括设置格点大小和类型，光标类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值。 3、旋转零件。用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。 4、原理图布线。利用protel 99 se/Schematic提供的各种工具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。 5、
8、调整线路。将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观。 6、报表输出。通过protel 99 se/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计作准备。 7、文件保存及打印输出。最后的步骤是文件保存及打印输出。 使用proteus仿真的步骤1、添加元件；添加本次仿真所需要的元件到元件列表。2、放置元件；将添加进来的元件，放置到原理图编辑区中。3、电路图布线；将各个元件连接起来。4、系统仿真；导入程序文件，进行仿真，观察结果。五、实验记录与结论使用Protel绘制出来的单片机最小系统的原理图截图：使用Proteus设计
9、的数码管显示实例截图（6号选手抢答成功）：第三部分 系统软件设计及硬件设计一、实验目的1.掌握系统硬件电路部分设计的思路和单元模块设计的方法。2.掌握系统软件部分设计方法，理解模块化编程的概念。二、实验内容设计该抢答器系统各个部分的硬件电路，并且在Protel和Proteus中画出原理图。用wave软件，设计出系统软件的程序代码。三、实验原理与方法系统硬件电路模块设计1、控制模块，如下图：单片机（SCM）是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称。它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以及输入输出适配器都集成在
10、一块芯片上，构成一个完整的微型计算机。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部。但存储量小，输入输出适配器简单，功能较低。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用，早已深深地融入人们的生活中。简单的说，用单片机系统来设计抢答器，实现两组的抢答时间即使是相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。时钟复位及振荡电路模块，如下图：晶振的频率为12MHZ，提供89C51的时钟脉冲使89C51工作，复位电路是单片机初始化，使单片机重新开始执行程序。当复位开关按下RST由低电平变为高电平，则程序从头开始执行，在此次课程设计电路中当一个问题结束主持人后按下复位开关后进行下一题的准备。XTAL1和XTAL2分别
11、为反向放大器的输入和输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器、石英晶体振荡器和陶瓷振荡器均可采用，如采用外部时钟源驱动 选手抢答模块，如下图：AT89C51的P1口做一个为选手抢答的输入按键引脚，P1.0至P1.7轮流输出低电位，给每一个选手编号1至8，当选手按下按钮时，P1口个端口的电平变化从P1口输入，经单片机处理后从P0输出由数码管显示抢答者编号。显示与显示驱动电路此电路包括显示和驱动，显示采用数码管，驱动用P2口， 违规者编号、抢答30秒倒计时、正常抢答者编号和回答问题时间60秒倒计时，数码管采用动态显示。驱动电路P2口，查询显示程序利用P0口做段选码口输出P2低3位做位选码输出，当为低
12、电平则能驱动数码管使其显示数字。在+5V电压下接10k的电阻，保证正常压降。蜂鸣器音频及LED灯输出电路通过控制不同频率的矩形脉冲来控制蜂鸣器发声。此次课程设计中只需要一些简单的提示声音和稍微显眼的灯控，有抢答违规，开始抢答，抢答时间结束和回答时间到得提示声和亮灯提醒。2、系统软件实现方法系统程序流程图如下：四、实验记录与结论硬件原理图如下：程序源代码如下：OK EQU 20H RING EQU 22H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0SUB ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP INT1SUB ORG 001BH
13、 AJMP T1INT ORG 0040HMAIN: MOV R1,#30 MOV R2,#60 MOV TMOD,#11H MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EX1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0START: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY JB P3.0,NEXT;ddddddd ACALL DELAY JB P3.0,NEXT AC
14、ALL BARK MOV A,R1 MOV R6,A SETB OK MOV R7,#01H MOV R3,#0AH AJMP COUNTNEXT: JNB P1.0,FALSE1 JNB P1.1,FALSE2 JNB P1.2,FALSE3 JNB P1.3,FALSE4 JNB P1.4,FALSE5 JNB P1.5,FALSE6 JNB P1.6,FALSE7 JNB P1.7,FALSE8 AJMP STARTFALSE1: MOV R3,#01H AJMP ERRORFALSE2: MOV R3,#02H AJMP ERRORFALSE3: MOV R3,#03H AJMP ERRORFALSE4: MOV R3,#04H AJMP ERRORFALSE5: MOV R3,#05H AJMP ERRORFALSE6: MOV R3,#06H AJMP ERRORFALSE7: MOV R3,#07H AJMP ERRORF
