【正文】 ............................................................................................... 16 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ...................................................................................................... 16 程序流程圖 .................................................................................................................. 16 初始化程序 .................................................................................................................. 16 鍵盤掃描程序流程圖 .................................................................................................. 18 搶答器數(shù)碼管顯示軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................... 18 音樂音頻輸出程系流程圖 .......................................................................................... 19 軟件調(diào)試 ............................................................................................................................. 20 編譯、連接項(xiàng)目，形成目標(biāo)文件 .............................................................................. 20 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II 運(yùn)行調(diào)試觀察結(jié)果 ...................................................................................................... 21 5 Proteus 簡介與系統(tǒng)仿真測試 ................................................................................................ 22 Proteus ISIS 編輯環(huán)境簡介 ........................................................................................... 22 電路圖設(shè)計(jì)快速入門 ........................................................................................................ 25 系統(tǒng)仿真測試 ..................................................................................................................... 27 結(jié)論 ............................................................................................................................................... 28 致謝 ............................................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 30 附錄 ............................................................................................................................................... 31 附錄 1 ......................................................................................................................................... 31 附錄 2 ......................................................................................................................................... 42 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 1 緒論 課題研究背景及意義 對(duì)于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時(shí)用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足夠的知識(shí)面和一定的勇氣。選手們都站在同一個(gè)起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。 本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò) 展電路。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成形。更具有實(shí)用性。 需求分析 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試、測試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計(jì)，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語言和工具，進(jìn)行代碼 設(shè)計(jì)等；最后是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測試，達(dá)到所需功能要求。 如果有選手在規(guī)定的時(shí)間以前 完成問題，主持人通過按鍵 結(jié)束鍵 復(fù)位，開始新的問題作答，因?yàn)槌绦虿皇呛艽蟛恍枰獢U(kuò)展存儲(chǔ)空間，選手按鍵跳入相應(yīng)的子程序，回答倒記時(shí)，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能可以更人性化，只需單電源供電更方便， 容易實(shí)現(xiàn)。電路結(jié)構(gòu)簡單，外圍擴(kuò)展的電路不是很多，鍛煉我們所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中。為我們提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)。單片機(jī)是電子專業(yè)發(fā)展的方向，更好的使用單片機(jī)可以是我們的產(chǎn)品小型化，使用更方便，性能更穩(wěn)定，功能更齊全，所以 我 選用單片機(jī)加一定的外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)的要求。 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào) ，并在 LED 數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能可以更人性化，只需單電源供電更方便， 容易實(shí)現(xiàn)。電路結(jié)構(gòu)簡單，外圍擴(kuò)展的電路不是很多，鍛煉我們所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中。為我們提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)。單片機(jī)是電子專業(yè)發(fā)展的方向，更好的使用單片機(jī)可以是我們的產(chǎn)品小型化 ，智能化，人性化。 使用更方便，性能更穩(wěn)定，功能更齊全，所以我們選用單片機(jī)加一定的外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)的要求 。 相關(guān) 原理 論證 制作搶答器可以用好多的方 法，可以用 PLC 來實(shí)現(xiàn)，它的功能強(qiáng)大制作簡單，并且外圍的元件也很少；也 可以用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn) ，他的制作也是比較簡單；還可以用我們學(xué)過的徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 EDA 技術(shù)來制作；最后也可以用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)，它的原理比較簡單，集成塊的價(jià)格也比較便宜且很容易購買，與我們學(xué)完的〈 單片機(jī)原理 〉〉聯(lián)系緊密，能將我們所學(xué)知識(shí)用于實(shí)際，對(duì)鞏固所學(xué)知識(shí)有重要意義，使總體方案易于實(shí)現(xiàn)。 但由于專用電路芯片通常是廠家特殊設(shè)計(jì)開發(fā)的，一般不易買到或價(jià)格較高，用其它方式設(shè)計(jì)的需要設(shè)計(jì)者具有相應(yīng)的理論知識(shí)，并要通過仿真器，應(yīng)用軟件，計(jì)算機(jī)等輔助設(shè)備才能驗(yàn)證完成，不 利于設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)和制作， 綜上所述 所以本方案用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 而有些實(shí)際競賽的場合，只要滿足顯示搶答有效和有效組別即可，故我打算用一片74HC373（ 8 位數(shù)據(jù)鎖存器）來實(shí)現(xiàn)此簡易搶答器的功能，這是一個(gè)顯示方式簡單，價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的搶答器設(shè)計(jì)方案。在要求不高的場合，能完全符合要求。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本數(shù)字搶答器的組成 本搶答器的電路主要有四部分組成：數(shù)字搶答電路、時(shí)序控制電路、報(bào)警電路以及可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路。其中數(shù)字搶答部分有一個(gè) 74DC373 鎖存器 和 LED 數(shù) 碼管顯示器組成，可以將 八 位搶答者的按鈕通過 LED 數(shù)碼管顯示器顯示出他們最先搶答者的序號(hào)。而時(shí)序控制電路的功能是當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答器時(shí)，使揚(yáng)聲器發(fā)聲，這時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。而且設(shè)定的時(shí)間到達(dá)后若無人搶答，則報(bào)警電路工作。報(bào)警電路工作的條件是當(dāng)設(shè)定時(shí)間到達(dá)后或者有人搶答時(shí)，報(bào)警電路被輸入一個(gè)高電平，這時(shí)此電路工作。 八 位搶答器設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)的數(shù)字搶答器將具有以下功能： （ 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 S0 ~ S7 表示。 （ 2） 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) “ 開 始”，“結(jié)束” ，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(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在 LED 數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 此外還有一些 擴(kuò)展功能： （ 1）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 10 秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng) “ 開始 ” 鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。 （ 2） 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 （ 3） 如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示 0。 數(shù)字搶答器主要功能 搶答器原理：每個(gè)選手的座位前安裝一只搶答按鈕開關(guān)和一只信號(hào)燈。主持人的座位前安裝一只復(fù)原按鈕開關(guān)、一只蜂鳴器和一只搶答器工作狀態(tài)指示燈。每當(dāng)主持人口頭發(fā)出允許搶答的號(hào)令之后，哪個(gè)隊(duì)先按下座位上的按鈕開關(guān)，該座位的信號(hào)燈就先被點(diǎn)亮，同時(shí)封鎖其他按鈕開關(guān)的活動(dòng)。并且熄滅主持人座位上的狀態(tài)指示燈和發(fā)出 3 聲類似于電話振鈴的提示聲，以“聲明”此次搶答動(dòng)作已經(jīng)完成。在主持人確認(rèn)后，按下復(fù)原按鈕，狀態(tài)指示燈 重新點(diǎn)亮，并且同時(shí)發(fā)出“笛 —— 笛 —— ”聲，為下一次的搶答作好準(zhǔn)備。電路中的蜂鳴器 FM 是一只帶有助音腔的壓電陶瓷蜂鳴器，用于模擬發(fā)出報(bào)警聲的功率放大徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 器和喇叭。在 FM 發(fā)聲的同時(shí)，燈 D6 也在發(fā)光。 FM 可以看作是一個(gè)電容性負(fù)載，本身不能流過直流電流。發(fā)聲的原理是，作用在兩個(gè)電極極板的電位在發(fā)生變化時(shí)，陶瓷材料就發(fā)生彎曲，從而振動(dòng)空氣發(fā)出聲音。 FM 和 4 只按鈕開關(guān) SWa~SWd 以及 4 只電阻 Ra~Rd 都是在演示板的基礎(chǔ)上額外添加的。由于 RB 端口內(nèi)部具有上拉電阻，只要用軟件設(shè)置其有效，即可省略 在 4 只端口引腳上外接上拉電阻。 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示 0。 8 路搶答器可以利用硬件電子元器件實(shí)現(xiàn)，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，涉及到的外圍元件多，不便于安裝，實(shí)驗(yàn)給實(shí)際操作帶來很大的麻煩。 我們利用單片機(jī)可以用很少元件實(shí)現(xiàn)相同功能，而且單片機(jī)性能穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)。可以只用 P0口連接 排阻（用作 上拉電阻 ） ，完成驅(qū)動(dòng) LED 的功能，串接按 鍵可以由選手自己控制搶答機(jī)會(huì) 。 利用單片機(jī)程序判斷選手按鍵是否有效，但 當(dāng) 選手違規(guī)搶答 時(shí) ，利用簡單程序顯示選手序號(hào)，啟動(dòng)蜂鳴器并不間斷，告訴主持人有人違規(guī)操作，搶答無效。給出相應(yīng)的延時(shí)，選手按正常的操作搶答，軟件倒記時(shí)。 如果有選手在規(guī)定的時(shí)間以前完成問題，主持人通過按鍵 開始按鈕來 復(fù)位，開始新的問