基于单片机抢答器的设计解剖.doc

基于单片机抢答器的设计 摘??要 数字抢答器是由扩展电路和主体电路构成的。在显示器上输出的参赛队的输入信号是由优先编码电路、锁存器和译码电路等生成的；扩展电路是在显示器上输出实现计时功能，由定时电路、译码电路将秒脉冲产生的信号构成。主体电路是由控制电路、主持人开关启动报警电路构成。数字抢答器成形是经过布线、调试和焊接等工作。单片机为了使外围电路的实现更加简单，简化了外围硬件电路，把很多任务都交给了软件编程。单片机不仅应用方便，而且体积小价格低，还很稳定可靠。如果说应用程序赋予了单片机新的“生命”，那么抢答系统“身躯” 是由单片机系统的硬件结构给予了，这样就使其在一般的抢答器面前具有成本低、电路简单和运行可靠等优点。抢答器是选手做抢答题时便于选手进行抢答的，抢到题的选手便要回答问题。抢答器不仅考验选手应该具备足够的知识面还考验选手的反应速度同时还需要一定的勇气和技巧。对选手们都是公平公正的，因为他们都站在同一个起跑线上。 关键字：定时电路 抢答电路 报警电路 一.引言 随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等,因此出现了抢答器。抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构。抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。传统普通抢答器主要存在以下缺陷： （一）、在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效抢答信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效（二）、当有多个违规抢答时，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定。各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。（三）、当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个而出现漏 总体设计框图 三.系统设计: 1.系统硬件设计: (1)外部振荡电路（晶振电路） 图4-2 外部振荡电路 一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生一正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30PF。 (2) 复位电路的设计 单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位。复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，复位电路是为确保微机系统中电路稳定可靠工作必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。 图4-3 复位电路 (3)显示电路的设计 显示电路使用了七段数码管7SEG-COM-CAT-BLUE，它是共阴极的，由高电平点亮。还采用74LS245作为负载驱动，74LS245不仅具有锁存功能。它还是一个8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。 图4-4 显示电路 (4) 按钮输入电路的设计 抢答器的选手按钮输入电路如下： 抢答按键 这些常开开关组成了抢答按键，硬件电路简单，在程序设计上也不复杂，只要在程序中消除在按键过程中产生的“毛刺”现象就可以了。这里采用最常用的方法即延时法，其的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms，而按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里取10ms)后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键，如果不是则为无效。 (5) 发声电路 这里能利用程序来控制单机口线高电平或低电平，在该口线上产生一定频率的矩形波，接上就能发出一定频率的声音，再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使发出不同的声音。 发声电路 2. 系统软件设计 (1) 抢答器流程图 流程图使用图形表示算法的思路是一种极好的方法，。 图5-1 抢答器主程序流程图 (2) 主程序 我所设计的抢答器的程序采用的是汇编语言设计，本次设计的主程序中包括LED显示程序以及按键控制子程序，程序设计如下： ORG 0000H JMP BEGIN TABLE: