ATC的八路抢答器设计.docVIP

中期设计 基于AT89C51的八路抢答器设计 班 级 08（4） 学 号 0810425 学生姓名 张锋 学院名称 物理机电工程学院 专业名称 电子信息技术 指导教师 董安明 2010年 05月 20日 目 录 1 绪论 1目的与意义 2 系统概述 2.1 系统的主要功能 2.2 抢答器的工作流程 2.3 抢答器的工作过程 2.4 器件的选择 3 系统总体方案的设计 3.1 硬件原理图 3.2 显示电路的设计 3.3 键盘扫描电路的设计 3.4 发声电路的设计 4 软件设计 4.1 设计思想 4.2 方案实现 结论 附录 1 绪论 1.1目的与意义 通过这次设计，掌握51单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提高动手能力，巩固已学的理论知识，建立，了解各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算的各个单元电路。初步掌握的调整及测试方法。 图2-1 系统主要功能模块 本系统采用模块化设计的八路抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。一共有8个按键输入，分别对应8路选手的抢答按键。 主持人有开始和结束键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题的时间设置，原始状态下抢答时间为20s，回答问题时间为30s。通过加键和减键修改上述时间，改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的代号，扬声器持续发生。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。 单片机是整个抢答器的核心，内部电路设计用汇编语言编写。它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢按及答题倒计时功能等。 2.2 抢答器的工作流程 抢答器的基本工作原理：如图2所示，下面分别予以介绍。 图2-2 抢答器工作流程 2.3 抢答器的工作过程 1、如果想调节抢答时间或答题时间按键或键进入调节状态此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值如想加一秒按一下加1s键如果想减一秒按一下s”键，时间LED上会显示改变后的时间，调整范围为0~99s 0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。2、主持人按抢答开始键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设0s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按停止按键，系统会自动进入准备，4、如果主持人未按抢答开始键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下停止 键为止。 图3-5 抢答按键及调整按键 在图3-5中8个抢答按键分别接入单片机的P1.0~P1.7端口，单片机通过读取P1.0~P1.7的值来判断当前输入的是8个抢答按键中的哪一个。抢答时间调整和回答时间调整接到单片机的P3.3和P3.4接口，加一及减一按键接到单片机的P3.5和P3.6接口。 图3-6 开始、结束按键 在图3-6中，开始及结束按键接到单片机的10、11脚，这里用到了单片机10、11脚复合功能中的IO端口功能，单片机通过读取10、11脚的P3.0、P3.1的IO端口值来判断当前是否处于抢答开始状态或抢答结束状态。 按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的，如不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或重复执行。现在一般均用软件延时的方法来避开抖动阶段，这一延时过程一般大于5ms，例如取10-20ms。如果监控程序中的读键操作安排在主程序（后台程序）或键盘中断（外部中断）子程序中，则该延时子程序便可直接插入读键过程中。如果读键过程安排在定时中断子程序中，就可省去专门的延时子程序，利用两次定时中断的时间间隔来完成抖动处理。 K1～K8八个按键的输入电平靠74HC30输入与非门和74LS04反向器组成的电路改变输入电平。图3-7中电路就是由一个74HC30输入与非门和74LS04反向器组成的去抖电路。 图3-7 去抖电路 3.4 发声电路的设计 我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单机某个口线的“高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若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，使喇叭发出不同的声音。 图3-8 发声电路 4 软件设计