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ppt全套教学教案详解
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苏州信息职业技术学院
毕业设计报告(论文)
系别:
通信与信息工程系
专业:
应用电子
班级:
G14050221
学生姓名:
许可
学生学号:
G14050221
设计(论文)题目:
8路智能抢答器的设计
指导教师:
王建珍
起讫日期:
2016.9.3~2016.11.16
苏州信息职业技术学院
毕业设计(论文)成绩评定表
学生姓名
许可
系部
通信与信息工程系
学号
G1*******
课题名称
8路智能抢答器的设计
指导教师评语:
综合运用理论与专业技术知识能力较强,能独立地分析解决80%以上的问题。
持论有据,技术路线明确。
能从个人角度分析和解决问题。
工作较严谨、学习较努力、尊敬老师。
资料提交、工作进度、参加辅导在设计全周期内准时比例达80%以上。
完成任务书的大多数要求(90%以上),研究成果具有一定水平和实用价值。
结论合理,但具体思路尚有待完善或有考虑不周之处。
建议成绩:
86指导教师:
王建珍
2016年11月16日
评阅教师评语:
持论有据,技术路线明确。
完成任务书的大多数要求(90%以上),研究成果具有一定水平和实用价值。
结论合理,但具体思路尚有待完善或有考虑不周之处。
能从个人角度分析和解决问题。
论文结构比较合理,文字比较通顺,书写比较规范,论文总体上格式规范性、条理性、层次性较好
建议成绩:
85评阅教师:
钱俊
2016年11月17日
答辩小组评语:
有比较丰富的文献材料和较充足的理论依据,技术路线有一定的创造性,具有实用价值。
研究成果具有一定水平,结论合理,但具体思路尚有待完善或有考虑不周之处。
论文格式规范性、条理性、层次性较好。
能较圆满回答主要问题。
建议成绩:
86答辩小组负责人:
张伟
2016年11月18日
苏州信息职业技术学院
毕业设计(论文)任务书
专业
应用电子
学号
G1*******
姓名
许可
课题名称:
8路智能抢答器的设计
主要技术指标:
工作内容和要求:
1.软硬件设计
2.绘制原理图及生成PCB图
3.安装与调试
4.写毕业论文
主要参考文献:
1张平.AT89S52单片机基础项目教程.北京理工大学出版社,2012
2周润景等.单片机电路设计、分析与制作.机械工业出版社,2010
3张宏伟等.单片机应用技术.北京理工大学出版社,2010
4皮大能.单片机课程设计指导书.北京理工大学大学出版社,2010
5姜治臻.单片机技术实践.高等教育出版社,2010
学生(签名)许可2016年9月10日
指导教师(签名)王建珍2016年9月10日
教研室主任(签名)庄乾成2016年9月10日
系主任(签名)张宗橙2016年9月10日
苏州信息职业技术学院
毕业设计(论文)开题报告
专业
许可
学号
G1*******
姓名
许可
设计(论文)题目
8路智能抢答器的设计
1、选题的背景和意义:
目前市场上已经有很多类型的抢答器,但其中绝大多是早期设计的,采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。
这些已经相当成熟,但是随着功能的增多,人们要求的复杂和电路的高要求,成本普遍偏高,故障率高,显示方式简单或者没有,无法准确的判断,也不便于参数的调节和功能的升级换代。
本课题所设计和制件的智能抢答器基于单片机,具有电路简单,元件普通,成本低廉、性能优良等优点。
二、课题研究的主要内容:
1、系统硬件电路方案的设计
2、系统软件电路方案的设计和研究
3、设计成品的制作和测试结果与分析
三、主要研究(设计)方法论述:
1、巩固、加深对单片机运用的知识面,提高自己的综合能力,把自己学的单片机知识运用在实际生活当中去。
2、学会怎么样使用proteus软件的运用,并且熟练地掌握它的操作步骤。
3、通过查阅书籍,并能够熟练编写程序,仿真,会画流程图,原理图。
4、熟练使用单片机知识做系统开发,研制的过程
四、设计(论文)进度安排:
时间(迄止)日期
工作内容
2016.9.3-2016.9.14
查找资料确立选题
2016.9.15-2016.10.8
完成开题报告
2016.10.9-2016.11.8
室内煤气和天然气泄漏报警器的设计
2016.11.9-2016.11.11
撰写论文
2016.11.14~2016.11.15
毕业设计答辩
2016.11.16~2016.11.18
根据答辩小组和指导老师意见修改论文,力争在内容和格式上符合毕业设计规范要求。
五、指导教师意见:
本课题符合专业人才培养目标,难易适中,也具有一定的实用价值,同意开题
指导教师签名:
王建珍
2016年10月8日
六、系部意见
同意开题
系主任签名:
张宗橙
2016年10月9日
苏州信息职业技术学院
毕业设计(论文)中期检查表
学生姓名
许可
学号
G1*******
指导教师
王建珍
选题情况
课题名称
8路智能抢答器的设计
难易程度
偏难
适中
√
偏易
工作量
较大
适中
√
较小
符合规范化的要求
任务书
有
√
无
开题报告
有
√
无
外文翻译质量
优
良
中
差
学习态度、出勤情况
好
√
一般
差
工作进度
快
√
按计划进行
慢
中期工作汇报及解答问题情况
能按计划进行
指导教师王建珍
2016年10月25日
所在专业意见:
继续进行
系主任张宗橙
2016年10月25日
智能抢答器的设计与制作
摘要:
本文首先介绍了系统的设计方案思路与原理图,进而阐明了设计8路抢答器系统的意义。
文章采用分块模式,对整个系统的硬件与软件设计进行分析,硬件部分包括:
单片机STC89C52RC控制芯片及其外围电路,数码显示电路及其周围电路,控制电路,音乐电路等,软件部分针对一些具体模块进行编程。
整个系统采用单片机通讯方式,文中还介绍了单片机接口与控制器之间的通讯情况、安装与调试的有关内容。
关键词:
单片机;抢答器;原理图
目录
1引言1
1.1课题的背景和意义2
1.2课题的主要任务2
2智能抢答器的整体设计3
2.1硬件设计3
2.2软件设计8
3智能抢答器的设计实现9
3.1原理图绘制9
3.2PCB图生成14
4智能抢答器的制作19
4.1智能抢答器的安装19
4.2智能抢答器的测试22
结论25
致谢25
参考文献26
附录27
1引言
智能抢答器,顾名思义就是用于比赛时,跟对手比反应时间,思维运转快慢的新型电器。
随着社会科技技术的不断发展,它的应用场合也随之增加;技术含量大大提升;更加方便可靠。
目前,在电视台、商业机构、学校及企事业单位,广泛采用多种多样、功能齐全的智能抢答器用于各种竞赛,为竞赛增添了刺激性和娱乐性,人们的业余生活得到了一定程度的丰富和充实。
用单片机进行知识竞赛抢答器设计,其控制方便,灵活,只要按按钮,便可改变竞赛抢答器的抢答方案。
1.1课题的背景和意义
无论军队还是电视节目中,都会用到抢答器。
目前市场上已经有很多类型的抢答器,但其中绝大多是早期设计的,采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。
这些已经相当成熟,但是随着功能的增多,人们要求的复杂和电路的高要求,成本普遍偏高,故障率高,显示方式简单或者没有,无法准确的判断,也不便于参数的调节和功能的升级换代。
近年来随着科技的发展,应用的不断的深入,单片机、PCLD、PCL的应用技术的成熟和准确性,同时带动传统的控制检测技术的不断更新。
本文就是利用单片机为核心部分的控制及信号的产生,单片机的性能优势必将使得竞赛真正达到公平、公正、公开。
1.2本课题的主要任务
本课题所设计和制作的智能抢答器具有如下功能:
1)在主持人按下开始键后显示“FFF”。
2)有8个抢答按键,在开始倒计时后可进行抢答。
3)抢答成功后进入回答时间倒计时。
4)如若选手违规抢答,则显示选手号并报警。
5)可以自由调整抢答时间和回答时间。
2智能抢答器的整体设计
2.1硬件设计
图2.1系统框图
如图2.1所示,智能抢答器由单片机、八段数码管显示电路、选手抢答按扭电路、主持人控制电路、时间调整电路和蜂鸣器报警电路组成。
2.1.1 单片机
本设计所用的单片机为STC89C52单片机,STC89C52单片机采用40Pin封装的双列直插DIP结构,如图2.2所示,40个引脚中,电源Vcc和接地GND各一根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口和P3口复用。
图2.2STC89C52的引脚图
2.2.2最小系统
图2.3STC89C52最小系统图
如图所示为最小系统图。
1)复位电路:
电容取10u,电阻R取8.2K
2)晶振电路:
典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)或者12MHz(产生精确的方波便于12分频,方便定时操作)。
3)电源为4.5V,用3节5号电池
2.1.3选手抢答电路
键盘有两类:
独立键盘和矩阵键盘。
独立键盘的特点是每个按键单独占用一个I/O口,每个按键工作不会影响其它的I/O口线的状态,多用于按键不多的场合。
可采用JNB或JB来查询是哪一个按键按下,并转向相应的功能处理程序。
当按键较多时,就用到了矩阵键盘。
矩阵键盘又称行列键盘,它是用四条I/O线作为行线,四条I/O线作为列线组成的键盘,在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键,这样键盘上按键的个数就是4*4个。
这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。
但由于本设计的按键只有八个,所以采用独立键盘方式,编写程序比较简单,运行速度也较快。
如图2.4所示。
图2.4 选手抢答电路图
2.1.4八段显示电路
本次设计采用了LG3641AH共阴数码管完成电路的显示工作,该数码管利用了BCD编码显示数字,程序编译容易,资源占用较少。
并且具有低能耗、低损耗、低压等特点。
同时它还易于维护,精度高,操作简单。
如图2.5:
图2.5 显示电路图
2.1.5主持人控制电路
主持人按开始抢答键时,选手开始抢答。
主持人按停止/确定键时,禁止选手抢答,并且可以设置回答抢答,如图2.6所示。
图2.6 主持人控制电路图
2.1.6时间调整电路
持人可自由设定每次抢答时间,本人设置的初始值是30s。
若参赛选手在设定的抢答时间内进行抢答,抢答才算有效,数码管将显示选手号与答题时间,每次答题时间由主持人自由设定,本人设置的初始值是60s,如图2.7所示。
图2.7 时间调整电路图
2.1.6蜂鸣报警电路
当主持人启动开始键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响。
参赛选手在设定的抢答时间内进行抢答,抢答才有效,数码管将显示选手号与答题时间。
若抢答时间已到且无人抢答,则该次抢答无效,系统报警并禁止抢答,数码管显示选手号与“FF”,如图2.8所示。
图2.8 蜂鸣报警电路图
智能抢答器的总电路图见附录一
2.2软件设计
本程序采用子程序设计,在主程序中调用子程序来完成特定的功能,这样程序会通熟易懂,同时也有利于程序的调试和修改,本程序流程如图2.9。
图2.9 程序流程图
从流程图上可以看出,启动时显示出“FFF”然后按下抢答键,若非法抢答则显示犯规,正常抢答则显示抢答号并倒计时。
按下时间调整加一键可调整抢答时间,减一键则调整回答时间。
目前,单片机的编程语言主要有C语言和汇编语言两种。
C语言是高级语言,编写起来比较简便且易维护,汇编语言介于机器语言和高级语言之间,更接近硬件,但编写起来比较冗长,所以本次运用的为汇编语言,源程序见附录一。
3智能抢答器的设计实现
3.1原理图绘制
3.1.1 protel软件介绍
PROTEL是Altium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,Protel99SE共分5个模块,分别是原理图设计、PCB设计(包含信号完整性分析)、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计
功能:
它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计(包含印制电路板自动布线)、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server(客户/服务器)体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式。
特点:
专题数据库管理环境,对设计文档采取统一的管理机制
网络设计组,可以实现基于异地设计的全新设计方法
具有在线库编辑的库管理
强大的设计自动化功能
智能化的基于形状的自动布线功能及交互式手工布线
更丰富的PCB设计规则
可靠的设计校验,使电路板的可靠性得到保证
具有良好的兼容性和开放性
3.1.2原理图绘制过程
第一步,创建ddb文件,首先打开protel99SE软件,新建一个工程项目即执行菜单命令【FILE】/【NEW】,在弹出的对话框如图3.1所示中将文件格式设置为MSAccessDatabase,文件名改好,然后点击“OK”就创建了一个后缀名为DDB的文件,我所做的所有内容都会在这个文件里面了。
我的工程中我将它命名为“抢答器.ddb”。
图3.1创建ddb文件
第二步,新建原理图文件,在上一步之后显示的有DesignTeam,RecycleBin,Documents,双击Documents,进入后执行菜单命令【FILE】/【NEW】/【SCHEMATICDOCUMENT】,这样原理图文件就建立在“彩灯”工程项目的文档下了,将其命名为“抢答器原理图.sch”在以后的制作PCB电路板的过程中我也把PCB图建立在该文档下,这样就可以保持文件的有序。
图3.2新建原理图文件
第三步,载入元件库,装入所需元件库就是将用户设计中需要用到的元件库载入当前系统,以便在绘图过程中随时查找和取用库中的元器件。
如图3.3所示。
图3.3载入元件库
例如在本设计任务中我需载入sim仿真库,如图点击“Add”,此元件库便添加到工作界面。
如果要移除此库,点Remove即可。
图3.4元件表
如上图,便可直接在元器件列表中寻找所需的元器件。
此外,为更加方便地找寻元件,还可点击左边的“BrowseSch”下的“Find”可
直接搜索,打开
直接输入RES系统自动在所有库中寻找到目标元件(如图3.5,之间加入这个库并且点击
就可以放置这个元件到所需要的位置。
图3.5搜索元件
第四步,放置元器件,从装入的元件库中选定所需的各种元器件,将其注意防止到以建立好的工作平面上。
然后根据美观清晰的设计要求,调整元件位置。
并对元件的序号、封装形式和显示状态等进行定义和设置,以便为下一步的布线工作打好基础。
总原理图如下
图3.6总原理图
3.2PCB图生成
PCB板生成步骤如下:
第一步,定义元件封装,双击元件如图3.7所示的框图,在FootDrint后面的框中输入该元件的封装。
图3.7元件封装
第二步,电气法则测试,打开菜单命令【TOOL】中的【ERC】出现如图3.8所示的框图。
图3.8电气测试规则设置
第三步,生成网络表,在菜单栏Design中选择createNetlist命令,出现如图3.9的框图。
图3.9生成的电路原理图网络表
第四步,装入网络表,单击菜单栏Design中LoadNets命令,出现如图3.10。
图3.10装入网络表对话框
第五步,选择网络表文件,在装入网络表的对话框中,点击Browes,出现如图3.11所示。
图3.11选择网络表文件对话框
第六步,生成无错误网络表宏信息,如图3.12.
图3.12网络表宏信息
第七步,装入网络表与文件,自动布局,如图3.13。
图3.13PCB板
4智能抢答器的制作
4.1智能抢答器的安装
首先是对照清单表核对零件,然后用识环法认出各个阻值的电阻并且分类归好。
依据实现绘制成的电气原理图开始排版,然后焊接。
然后再此次焊接过程中遇到了问题,做出了以下归纳
一般来说,造成硬件问题的首要原因就是焊接失误,即焊接的好坏直接影响到产品的正常与否,在本次设计制作的焊接过程中遇到了一些问题,通过查找资料,找到了相关原因:
1)焊锡用量过多导致焊点的锡堆积;焊锡过少又不足以包裹焊点;
2)冷焊。
焊接时烙铁温度过低或加热时间不足,焊锡未完全熔化、浸润、焊锡表面不光亮,有细小裂纹。
3)焊锡连桥。
指焊锡量过多,造成元器件的焊点之间短路。
这对超小元器件及细小印刷电路板进行焊接时要尤为注意。
4)焊点表面的焊锡形成尖锐的突尖。
这多是由于加热温度不足或焊剂过少,以及烙铁离开焊点时角度不当造成的。
表1元器件清单表
位号
名称
规格
数量
位号
名称
规格
数量
RP1
9脚排电阻
1K
1
S1-S15
按键开关
6X6X5
16
RP2
9脚排电阻
10K
1
DSP1
数码管
四位0.56共阴
1
RP3
7脚排电阻
10K
1
Q1
三极管
S9012
1
R1
色环电阻
10K
1
LS
蜂鸣器
无源蜂鸣器
1
R2、R3
色环电阻
0欧
2
X1
接线座
2P接线座5.08
1
R4
色环电阻
1.5K
1
X2
排针
4PIN
1
R5
色环电阻
4.7K
1
CY1
晶振
12M
1
C1、C3
电解电容
10uF
2
LED1
发光二极管
5MM红色
1
C2
瓷片电容
104P
1
IC1
单片机
STC89C52RC
1
C4、C5
瓷片电容
20P
2
单片机IC座
DIP40标准座
1
PCB板
8X7.6CM
1
4.2智能抢答器的测试
1)启动电源后系统自动复位,数码管显示“FFF”。
这次设计中,电源用的是3节5号电池,以下为调试运行时的实物拍摄如图4.1:
图4.1调试开始显示“FFF”
2)抢答开始后,抢答器倒计时状态
本次设计的八路抢答器可同时供八名选手进行比赛,分别用八个按钮S1~S8表示。
该系统还设置一个系统清除键S9和一个抢答器开始键S10,并由主持人自由控制。
下图是抢答开始后,抢答器进入5秒倒计时状态实物拍摄如图4.2:
图4.25秒倒计时
3)8号选手抢答后42秒倒计时状态
主持人启动开始键后,定时器进行减计倒计。
下图便是8号选手成功抢答后42秒倒计时状态如图4.3:
图4.38号抢答后倒计时42秒
4)3号选手犯规状态
主持人按清除键时,禁止抢答,若某选手犯规抢答,数码管将显示选手号与“FF”。
下图是主持人禁止抢答后,3号选手犯规抢答时的实物拍摄如图4.4:
图4.43号犯规
5)抢答和回答时间的调整
主持人可以根据现场的具体情况自由调节抢答和回答时间上限,下图为加减时间的实物图4.5:
图4.5抢答和回答时间设置
6)实物展示
通过这段时间的努力,终于成功做好了预期的八路抢答器。
如图4.6所示为实物图。
图4.6实物图
结论
通过上述测试可知,本抢答器具备了预期的功能,它设计合理,结构简单,通用性好,功能强大,抢答可靠,能快速反应。
致谢
首先我要感谢我的导师王老师在毕业设计中对我给予的悉心指导和严格要求,她的指导使我有完成论文的信心。
王老师从选题、论文资料的收集、论文框架的确定、开题报告准备及论文初稿与定稿过程中倾注了大量的心血。
她对单片机的专业研究和对该课题深刻的见解,使我受益匪浅。
同时也感谢本校的一些老师在毕业设计期间所给予我的帮助,是你们的关怀使我能够顺利的完成毕业论文。
在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。
老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。
在此我要向我的导师再次致以最衷心的感谢和深深的敬意,同时还要感谢学校在毕业设计期间提供给我们优越的条件。
接着,我还要感谢和我一起做毕业设计的同学,在毕业设计的短短几个月里,你们给我提出很多宝贵的意见,给了我不少帮助和支持,在此也真诚的谢谢你们。
参考文献
1张平.AT89S52单片机基础项目教程.北京理工大学出版社,2012
2周润景等.单片机电路设计、分析与制作.机械工业出版社,2010
3张宏伟等.单片机应用技术.北京理工大学出版社,2010
4皮大能.单片机课程设计指导书.北京理工大学大学出版社,2010
5姜治臻.单片机技术实践.高等教育出版社,2010
附录
附录一 智能抢答器的总电路图
附录二 源程序
STEQU20H;开始抢答标志
RINGEQU22H;响铃标志
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0003H
AJMPINT0SUB
ORG000BH
AJMPT0INT
ORG0013H
AJMPINT1SUB
ORG001BH
AJMPT1INT
ORG0040H
MAIN:
MOVR1,#15;初始设置抢答时间为15s
MOVR2,#45;初始设置答题时间为45s
MOVTMOD,#11H;设置未定时器/模式1
MOVTH0,#0F0H
MOVTL0,#0FFH;越高发声频率越高,越尖
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断
SETBEA
SETBET0
SETBET1
SETBEX0
SETBEX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1
CLRST
CLRRING
SETBTR1
SETBTR0;刚开始就运行定时器,并显示FFF.如果想重新计数,重置TH1/TL1就可以
START:
MOVR5,#0BH
MOVR4,#0BH
MOVR3,#0BH
ACALLDISPLAY;未开始抢答时候显示FFF
JBP3.0,NEXT;ddddddd
ACALLDELAY
JBP3.0,NEXT;去抖动,如果"开始键"按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询
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