【正文】 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 2 頁 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù) 搶答器由計(jì)數(shù)器、寄存器、集成定時(shí)器和譯碼顯示等組合、時(shí)序電路組成?？煞譃閾尨痣娐罚〞r(shí)電路，報(bào)警電路等幾個(gè)單元部分。每個(gè)單元電路分別可以處理一些搶答競賽中的基本問題。 本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是一個(gè)多路定時(shí)搶答器，是一個(gè) 多于兩 位選手參賽的一個(gè)搶答器，具有鎖存和顯示功能。同時(shí)有主持人控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。搶答開始后，若有任何一名選手按動搶答按鈕，搶答器就會顯示該選手編號直至系統(tǒng)被主持人清零，并有揚(yáng)聲器發(fā)出提示，同時(shí)其他人再搶答就無效了。這次設(shè)計(jì)的搶答器還有自動定時(shí)功能，主持人可以設(shè)定選手答題的時(shí)間。當(dāng)主持人啟動 “ 開始 ” 鍵后，定時(shí)器會自動減計(jì)時(shí)，這個(gè)會顯示在顯示器上。選手只有在搶答時(shí)間內(nèi)搶答才有效，若在答題時(shí)間內(nèi)沒有選手答題，時(shí)間到時(shí)，報(bào)警電路就會發(fā)出警報(bào) 亮燈 并且禁止搶答。 設(shè)計(jì)目的 以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè) 8位競賽搶答器 。 1）搶答器同時(shí)供 8 名選手或 8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用 8個(gè)按鈕 S0S7表示。 2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) S，該開關(guān)由主持人控制。 3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如 30s 等）。當(dāng)主持人啟動“開始”按鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)時(shí)間為 左右。 5）參賽選手在設(shè)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手編號和搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 6）如果定時(shí)時(shí)間到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 3 頁 器上顯示 00 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 4 頁 3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作介紹 本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為整個(gè)控制核心?？刂葡到y(tǒng) 主要由 ：顯示模塊、控制模塊、報(bào)警模塊、搶答模塊 組成。 工作時(shí)，該系統(tǒng)通過矩陣鍵盤輸入搶答信號，經(jīng)單片機(jī)的處理后 ，輸出控制信號，利用一個(gè) 4位數(shù)碼管來完成顯示功能并伴隨蜂鳴器報(bào)警，用按鍵來讓選手進(jìn)行搶答，在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過程。 當(dāng)主持人按下開始鍵時(shí)，向單片機(jī) 引腳輸入一個(gè)低電平信號，表示整個(gè)電路開始工作，此時(shí)數(shù)碼管前兩位顯示選手編號（無人搶答顯示 00），后兩位顯示倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間。若在 25 秒內(nèi)仍然無人搶答，蜂鳴器在最后 5 秒發(fā)出連續(xù)報(bào)警，提示搶答時(shí)間快要結(jié)束；若在 30 秒內(nèi)有人搶答，并且搶答成功，則將選手編號顯示在數(shù)碼管前兩位上，后兩位顯示搶答剩余時(shí)間，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出一聲報(bào)警，提示其他沒有搶 答的選手此題已被人搶答成功。若在搶答過程中遇見特殊情況，主持人則可以通過時(shí)間加，時(shí)間減按鍵來進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)。若要開始新的一輪搶答，主持人按下復(fù)位鍵再按開始鍵即可。 此次用單片機(jī)控制的搶答器思路簡單明了，可操作性強(qiáng)，可靠性高，擴(kuò)展功能強(qiáng)，能夠完全實(shí)現(xiàn)普通搶答器的基本功能。 圖 21 單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)方案 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 5 頁 搶答器原理 搶答器的工作原理是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，用程序查詢方式采用動態(tài)顯示組號。主持人按下開始搶答鍵才可以搶答。主持人沒有按下開始搶答按紐（ ），有人搶答則搶答違規(guī)，報(bào)警并顯示組號，主 持人按下開始搶答開關(guān)重新?lián)尨?。主持人按下開始搶答按紐（ ），蜂鳴響聲提示，數(shù)碼管 30秒倒計(jì)時(shí)搶答，蜂鳴器響聲提示并顯示他的組號， 30 秒內(nèi)有人搶答則開始 60 秒倒計(jì)時(shí)（ 60秒內(nèi)必須回答完問題），最后五秒倒計(jì)時(shí)警報(bào)。單片機(jī)最小系統(tǒng)、搶答按鍵模塊（四位并行數(shù)碼顯示）、顯示模塊、顯示驅(qū)動模塊、搶答開關(guān)模塊、蜂鳴器音頻輸出模塊。 圖 搶答器總原理圖 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 6 頁 功能模塊電路 開始搶答電路 在此次課程設(shè)計(jì)電路中當(dāng)一個(gè)問題結(jié)束主持人后按下復(fù)位開關(guān)后進(jìn)行下一題的準(zhǔn)備。 圖 開始搶答電路 選手搶答鍵 89C51 的 P1 口做一個(gè)為選手搶答的輸入按鍵引腳， 至 輪流輸出低電位，給每一個(gè)選手編號 1 至 8， 當(dāng)選手按下按鈕時(shí) ， P1 口個(gè)端口的電平變化從 P1 口輸入，經(jīng)單片機(jī)處理后從 P0輸出由數(shù)碼管顯示搶答者編號 圖 選 手搶答電路 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 7 頁 顯示與顯示驅(qū)動電路 此電路包括顯示和驅(qū)動，顯示采用數(shù)碼管，驅(qū)動用 P2 口， 違規(guī)者編號、搶答 30秒倒計(jì)時(shí)、正常搶答者編號和回答問題時(shí)間 60 秒倒計(jì)時(shí)，數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。驅(qū)動電路 P2 口，查詢顯示程序利用 P0 口做段選碼口輸出 P2 低 3 位做位選碼輸出，當(dāng)為低電平則能驅(qū)動數(shù)碼管使其顯示數(shù)字。在 +5V 電壓下接 1k的電阻，保證正常壓降。 圖 示與顯示驅(qū)動電路 蜂鳴器音頻輸出電路 通過控制不同頻率的矩形脈沖來控制蜂鳴器發(fā)聲。此次課程設(shè)計(jì)中只需要一些簡單的提示聲音和稍微顯眼的燈控，有搶答違規(guī)，開始搶答，搶答時(shí)間結(jié)束和回答時(shí)間到得提示聲和亮燈提醒。 圖 蜂鳴器音頻輸出電路 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 8 頁 4 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)流程圖 顯示搶答違規(guī)流程圖 開 始 初始化 讀鍵盤是否有鍵按 下 中斷條件是否滿足 調(diào) 用 顯 示搶答違 規(guī)并報(bào)警子程序 進(jìn)入中斷程序 開中斷并響聲 提示 設(shè)定定時(shí)器值 并啟動定時(shí)器 30 秒搶答時(shí) 間 并 顯示 并顯示 調(diào)用讀鍵子程序?yàn)檠訒r(shí)程序 是否有鍵按下 60 秒到中斷返回 調(diào)用搶答者獲得的回答問題子程序 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 9 頁 搶答成功流程圖 開 始 響聲提示 設(shè)置定時(shí)器初值并啟動 顯示搶答者后30 秒倒計(jì)時(shí) 60 秒答問題時(shí)間到并響聲提示 RET 開 始 報(bào)警一直提示 顯示 違規(guī)者編號 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 10 頁 5 proteus 仿真 軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試實(shí)行分模塊實(shí)現(xiàn)的方法。本設(shè)計(jì)軟件調(diào)試中的分模塊包括顯示功能模塊，調(diào)