基于51单片机的多路数字定时抢答器设计.doc
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基于51单片机的多路数字定时抢答器设计.doc
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武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书
学号:
课程设计
题目
多路数字定时抢答器设计
学院
专业
班级
姓名
指导教师
年
月
日
课程设计任务书
学生姓名:
专业班级:
指导教师:
工作单位:
题目:
多路数字定时抢答器设计
初始条件:
已知条件
本课程设计,要求用集成电路:
74LSl48,74LS279,74LS48,74LSl92,NE555,74LS00,74LSl21和其它器件等,实现八路定时抢答功能。
用蜂鸣器作声电器件,工作电源Vcc为+5V。
要求完成的主要任务:
(1)设计任务
根据已知条件,完成对多路数字定时抢答器的设计、装配与调试。
(2)设计要求
①可同时供8名选手(或代表队)参赛,其编号分别是0到7,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应。
②给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
③抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,同时扬声器给出音响提示。
此外,要封锁输入电路,禁止其它选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
④抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。
当节目主持人启动“开始”键后,要求定时器立即进行减计时,并用显示器进行显示,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续时间0.5秒左右。
⑤参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时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。
⑥如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统进行短暂的报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,定时显示器上显示00。
⑦画出总体电路原理图。
(选做:
用EWB软件完成仿真)。
按规定格式写出课程设计报告书。
时间安排:
1、年月日集中,作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、年月日,查阅相关资料,学习电路的工作原理。
2、年月日至年月日,方案选择和电路设计。
2、年月日至年月日,电路调试和设计说明书撰写。
3、年月日上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
摘要
抢答器作为一种工具,已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。
本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念,从实际应用出发,用STC89C52和74HC573设计具有扩充功能的抢答器。
八路抢答器由主体电路和扩展电路组成。
主体电路由抢答电路和驱动电路以及控制电路组成:
扩展电路主要由报警电路和显示电路组成。
电路经过布线、焊接、调试等工作后抢答器成形。
单片机体积小,价格低,应用方便,稳定可靠。
单片机将很多任务交给了软件编程去实现,大大简化了外围硬件电路,使外围电路的实现简单方便。
使其在传统的抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色
。
关键字:
抢答电路定时电路报警电路
Abstract
Responderasatool,hasbeenwidelyusedinvariousintelligenceandknowledgecontestsoccasion.ThedesignquizRespondereightbasicconceptsofpracticalapplication,withSTC89C52and74HC573designedwithextensionsResponder.OctalResponderbythemaincircuitandtheexpansioncircuit.Respondercircuitandmaincircuitfromthelatchcircuitandacontrolcircuitconsistsof:
expansioncircuitmainlybythealarmcircuitanddisplaycircuit.Afterthecircuitwiring,welding,commissioningworkRespondershape.SCMsmallsize,lowprice,convenient,stableandreliable.ManytaskswillbehandedovertotheMCUsoftwareprogrammingtorealize,greatlysimplifyingtheperipheralhardwarecircuit,theperipheralcircuitimplementationissimpleandconvenient.Responderitinthetraditionalfronthasasimplecircuit,lowcost,reliableoperationandothercharacteristics.
Keywords:
Respondercircuittimingcircuitalarmcircuit
目录
1设计内容与要求 5
1.1设计内容 5
1.2设计要求 5
1.2.1基本功能 5
1.2.2扩展功能 5
2方案设计与选择 6
2.1第一种方案 6
2.2第二种方案 6
2.3第三种方案 7
3硬件电路设计 7
3.1.时钟电路设计 7
3.2八路抢答按键输入电路设计 8
3.3复位按键输入电路设计 8
3.4设定时间、加减时间和开始电路设计 9
3.5LED数码管显示电路设计 9
3.6声音电路 10
4PCB制作 10
5软件设计 12
5.1软件设计思想 12
5.2软件逻辑结构图 12
6总结与体会 13
附录1完整电路图 14
附录2元件清单 15
附录3完整程序 16
1设计内容与要求
1.1设计内容
设计一个抢答器,可供8位选手抢答,主持人可通过开关控制,具有抢答、计时、报警等功能。
1.2设计要求
1.2.1基本功能
1)设计一个抢答器,可以同时供8名选手或8个代表队参加比赛,他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应,也是1、2、3、4、5、6、7、8。
2)给节目主持人设置一个控制开关clear,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
3)抢答器具有数据锁存和显示功能。
抢答开始,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,同时扬声器给出音响提示。
此外要封存输入电路,禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到系统清零为止。
1.2.2扩展功能
1)抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定,档节目主持人按下“clear”按钮后,要求定时器立即倒计时,并在显示器上显示,同时扬声器发出短暂声响,声响持续0.5S左右。
2)参赛选手在设定的时间内抢答,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时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。
如果定时抢答时间已到,却没有选手抢答,则本次抢答无效,系统短暂报警,并封存输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器上显示00。
2方案设计与选择
2.1第一种方案
图2.1.1第一种方案
抢答按钮连接控制电路,抢答开始,有选手按下抢答按钮后,控制电路是锁存器锁存各个抢答路的电平高低,从而锁存了第一位抢答者的抢答信号,同时切断其他抢答者的抢答信号,阻止其他选手的抢答。
编码器将抢答结果译成二进制数送给下一级译码显示电路,译码显示电路显示抢答成功者的号码。
声响电路可以发出提醒声响,定时电路有定时抢答功能,并能显示倒计时的时间。
该方案满足设计的功能要求,但是用锁存器锁存抢答结果这一思路有缺陷,就是可能有两个选手抢答时间间隔很小,两路的抢答信号同时锁存了起来,导致编码器编码出错,下一级译码显示电路不能显示抢答结果。
2.2第二种方案
第二种方案流程图如下图2所示:
图1.2.1第二种方案
第二种方案的原理和第一种方案基本一样,只是在第一种方案上做了改进,在锁存器和抢答按钮之间增加了优先编码器,避免了多路的抢答信号同时被锁存,编码器编码出错,下一级译码显示电路不能显示抢答结果的情况。
但是,电路过于复杂繁琐,不太方便。
2.3第三种方案
该方案以STC89C52单片机为核心设计的八路抢答器,该抢答器能根据不同的八个不同按键输入抢答信号,经过单片机的控制处理并产生与按键相对应路数的输出信号,最后通过4位LED数码管显示相应的路数和答题时间等
图2.3.1第三种方案
该方案简单容易实现,而且单片机体积小,价格低,应用方便,稳定可靠。
因此,选用方案三。
3硬件电路设计
3.1.时钟电路设计
CPU的操作需要精确的定时,可用一个晶体振荡器产生稳定的时钟脉冲来控制STC89C52单片机上的XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入和输出,晶振频率选择11.0592MHZ。
图3.1.1晶振电路
3.2八路抢答按键输入电路设计
该电路有八个按钮分别接于P2.0~P2.7可实现:
一是分辨出选手按键的先后并锁存有抢答者的编号,同时在LED上显示相应选手编号;二是当有选手抢答成功时其他选手按键无效,具有锁存功能。
(锁存功能由软件实现)
图3.2.1抢答电路
3.3复位按键输入电路设计
复位是计算机的一个重要工作状态。
开始按钮和复位按钮分别接在P3.7和RST口,在单片机工作时,接电之前要复位,断电后也要复位。
在抢答器中复位则为定时做铺垫,在抢答之前要复位,抢答完毕后也要复位。
图3.3.1复位电路
3.4设定时间、加减时间和开始电路设计
该电路主要是对答题和抢答时间调整而设计的。
开始按钮用clear表示,作用是将系统状态在调整状态和应答状态相互转换,在调整状态时,裁判可以用“+”、“-”按钮调整抢答时间,抢答时间的初始值设置为15秒;应答状态时,系统可以响应选手的抢答,并给出相关反应。
“clear”按钮接P3.7,“+”按钮接P3.6,“—”按钮接P3.5。
图3.4.1时间设定电路
3.5LED数码管显示电路设计
本设计所用的显示器为7段共阳极接法4位LED显示器,当某一发光二极管的阴极输入低电平时,则该段发光。
段选通过一片74HC573与P0口相连,位选com1,com2,com3,com4通过74HC573分别与P1.3,P1.2,P1.1,P1.0口相连。
此处芯片74HC573不起锁存数据的功能,做为驱动增加数码管的电流。
图3.5.1显示电路
3.6声音电路
用P3.6口和蜂鸣器相连,在抢答开始和抢答过程中有人抢答,则会给选手答题警示声。
若定时时间已到,无人抢答则本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上最终显示为000。
图3.6.1报警电路
4PCB制作
在AltiumDesigner中画出电路图后,制作PCB。
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- 关 键 词:
- 基于 51 单片机 路数 定时 抢答 设计