8位竞赛抢答器课程设计.docVIP

目录 1. 原理分析（by 张潇） 3 1.1 设计任务 3 1.2 性能指标 3 1.3 工作原理 3 2. 方案选择（by 张潇） 4 2.1 方案设定 4 2.2 方案比较 4 2.3 方案选择 4 3. 电路原理图绘制及仿真（by 王倩） 4 3.1 所需元器件型号及数量 4 3.2 电路原理图 5 3.3 电路仿真结果 6 4. Pcb图绘制（by 朱文广） 6 4.1 pcb绘制步骤 6 4.2 pcb绘制原则 6 4.3 8路抢答器pcb图 8 5. 综合调试（by 朱文广） 8 5.1 软件调试 8 5.2 硬件调试 10 6. 总结（by 王倩） 11 附录1：电路仿真图 12 附录2: 8路抢答器完整程序 13 1. 原理分析（by 张潇） 1.1 设计任务 以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器，同时供8名选手或8个代表队比赛。 设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，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。 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间可由主持人设定。 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。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。 1.2 性能指标 电源电压：直流5V±10% 选手组数：2-8组 初始抢答倒计时：20s 初始回答倒计时：30s 倒计时范围：1-99s可设 倒计时提示时间：最后5s 1.3 工作原理 八路数字抢答器原理框图如图1所示，其工作原理为：接通电源后，主持人未按下开始抢答，抢答器处于禁止状态，数码管显示“----”；主持人宣布“开始”同时按下开始抢答按键，抢答倒计时开始计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，回答倒计时开始计时、禁止二次抢答、数码管显示抢答选手编号以及回答剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。 图1 八路抢答器原理框图 2. 方案选择（by 张潇） 2.1 方案设定 方案一 以AVR单片机为主控制芯片，显示电路用LCD1602实现，用机械开关按钮作为控制开关，实现抢答输入信号的触发。该电路的优点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能。 方案二 该系统采用51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。 2.2 方案比较 方案一由于系统功能要求较高，所以电路连接集成电路相对较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比较烦琐，使用不太方便，同时AVR的编程一般需要gcc或者icc，有特定的环境，与51相比，稍微复杂一点，资料也没有51多，而且对于初学者，51使用起来更得心应手一些。 方案二使用的51单片机可靠性好功能性强，比起方案一，系统更具有灵活的可编程性，周围辅助电路也不多，简单可靠成本低，对于学生来说，不失为一个更优选。 2.3 方案选择 综上所述，方案二比方案一更具有可行性，因此我们选择使用AT89C51单片机为主控制器，外加4位数码管显示电路和报警电路、按键电路的组合，来完成我们8路抢答器的设计。 3. 电路原理图绘制及仿真（by 王倩） 3.1 所需元器件型号及数量 元器件名称 数量 四位一体共阴数码管 1 4.7K电阻 1 S8550 三极管 1 单片机 1 40脚IC座 1 12M晶振 1 22P电容 2 10uF电容 1 10K电阻 1 1K排阻 1 按键 15 DC座 1 自锁开关 1 导线 若干 蜂鸣器 1 3.2 电路原理图 图2 8路抢答器总体电路图 如图2所示，该抢答器由主控制器AT89C51控制，外围显示电路、脉冲产生电路和按键电路构成。电路通电后打开电源开关，支持人按下开始键即开始抢答倒计时，倒计时时间和回答问题时间均可由主持人自由设定。倒计时最后5s时蜂鸣器会发出提示声。若有选手抢答成功，就开始回答倒计时，无人抢答则返回到最初状态。 3.3 电路仿真结果 见附录1。 4. Pcb图绘制（by 朱文广） 4.1 pcb绘制步骤 ① 建立元件库。将自己所需的所有元件放入自己设计的pcb库专用设计文件。 ② 规划电路板，主要是确定电路板