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基于-单片机8路抢答器设计.doc
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2022-11-30
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基于-单片机8路抢答器设计.doc
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基于单片机的
八路抢答器设计方案
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第一章抢答器设计功能分析
1.1 数字抢答器的概述
对于抢答器我们大家来说都不陌生,它是用于很多竞赛场合,真正实现先抢
先答,让最先抢到题的选手来答复下列问题。抢答器不仅考验选手的反响速度同
时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上,
表达了公平公正的原那么。
1.2 设计任务与要求
根本要求:
1. 给主持人设置一个开关,用来控制系统的清零〔编号显示数码管灭灯〕和抢
答器的开场。
2. 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开场后,假设有选手按动抢答器按
钮,编号立即锁存,并在 LED 数码上显示选手的编号,同时扬声器给出音
响提示。此外,要封锁输入电路,制止其他选手抢答。
发挥局部:
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〔如 30
秒〕。当节目主持人启动“开场〞键后,要求定时器立即减计时,并用显示
器显示,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续时间 0.5 秒左右。
2. 参加选手在设定的时间抢答,抢答有效,定时器停顿工作,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。
3. 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,系统短暂报
警,并封锁输入电路,制止选手超时后抢答,时间显示器上显示 00。
4. 选手如果在主持人按开场键之前违规抢答,系统报警,LED 显示违规选手
和 FF,直到主持人按下停顿键。
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第二章 抢答器方案论证
抢答器的实现方式有种多样,通过纯电子器件搭建电路实现,如优先编码器,
锁存器,555定时器译码器等,纯电子器件实现没有软件参与,调试简单,但是
它不易于扩展和修改,而且电路构造复杂,调试困难电子,电子器件管脚很多,
实际搭建起来费时费力,焊接很容易出错。于是,我想到了用单片机实现。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。由于单片机本身不
具有软件编译测试的功能,我们需要借助其他软件编译,将编译好的程序“烧〞
入单片机。
在实际电路设计中,需要先通过仿真软件测试电路以及编译的程序,检查
外围电路设计是否合理,软件编译是否正确,以及软件和硬件电路能否正常配合
工作,能否准确的实现所设计的功能。如果测试通过,电路仿真没有问题能完全
实现功能的话就可以实际的做板子的焊接工作了。在教师的指导下我选择了常用
的单片机仿真软件proteus6.9以及keil 进展仿真。
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第三章 硬件电路设计
3.1总体设计
根据抢答器的根本功能,可以设计出如下的单片机外围电路:
图3-1 总体设计
如图3-1,P3.0为开场抢答,P3.2为停顿,P1.0-P1.7为八路抢答输入,数码管
段选P0口,位选P2口低3位,蜂鸣器〔用绿灯代替〕输出为P3.6口。P3.2为时间加
1调整,P3.3为时间减1调整。
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3.2 外部振荡电路
图3-2 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引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,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
荡器的频率进展微调。C1,C2的典型值为30PF。
3.3 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,其电路图如图4所示:
图3-3 复位电路
在方案中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位可使存
放器及存储器的值都恢复到初始值,而前面的功能提到了倒计时间需要有记忆功
能,该功能实现的前提条件就是不能对单片机进展硬件复位,所以设定了软复位功
能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它
跳转到程序执行的起始地址。
3.1.4 显示电路的设计
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