單片機搶答器的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-26 22:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 路、電源電路、主持人按鍵、聲音提示、選手按鍵和數(shù)碼管顯示等部分組成，下面對這后兩部分進行介紹，其中對數(shù)碼管顯示器做詳細介紹，并根據(jù)實際工作情況采用合適的工作方式。 選手按鍵 利用8個常開按鈕開關(guān)S1～S8和8只電阻R1～R8組成搶答器的輸入電路。S1～S8為自復(fù)式常開按鈕開關(guān)，分別作為8位搶答按鈕，一般情況下鎖存器的輸入端為低電平。當(dāng)程序執(zhí)行，按下按鍵時，數(shù)碼管顯示器上即顯示相應(yīng)的是哪位選手按下?lián)尨稹?數(shù)碼管顯示譯碼器的邏輯功能是將每一個輸入的二進制代碼譯成對應(yīng)的輸出高、低電平信號，是編碼器的反操作。數(shù)碼管可以用TTL或CMOS集成電路直接驅(qū)動，但是我們著采用了74LS245進行驅(qū)動。所以使用譯碼器將BCD編碼譯成數(shù)碼管所需要的驅(qū)動信號，以便使數(shù)碼管用十進制數(shù)字顯示出BCD編碼表示的數(shù)值。應(yīng)根據(jù)實際情況決定究竟采用共陽還是共陰方式，其基本原則是：若單片機口線直接驅(qū)動數(shù)碼管各段，最好采用共陽極數(shù)碼管，因為8051系列單片機口線輸出高電平時，輸出的電流很小，數(shù)碼管不會太亮。若數(shù)碼管通過驅(qū)動芯片與單片機相連，就要看驅(qū)動芯片對數(shù)碼管極性的要求了點亮顯示器分為靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或是截止。例如，其段數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、導(dǎo)通，g截止，所占硬件較多，一般用于顯示位數(shù)較少（很少）的場合。當(dāng)位數(shù)較多時，用靜態(tài)顯示所需的I/O過多，一般采用動態(tài)顯示方法。所謂動態(tài)顯示，就是逐位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器而言，每個一段時間點亮一次。顯示器的點亮既與點亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可是實現(xiàn)亮度較高、較為穩(wěn)定的顯示，同時可減少工作電流。對于共陽極數(shù)碼管，當(dāng)a、b、c、d、e、f、g、h端接低電平時，COM位高電平，數(shù)碼管各段全部點亮。例如，想讓數(shù)碼管顯示“1”，就必須使數(shù)碼管的b、c段點亮，其它段熄滅；所以使b、c段為低電平，其它各引腳均為高電平。在設(shè)計電路時，可將這幾位分別接到單片機的引腳上，還要加上限流電阻，這樣就可由程序控制數(shù)碼管的工作情況了。但是如果用一個端口驅(qū)動一個數(shù)碼管，四位數(shù)碼管就需要四個空閑端口，而在許多系統(tǒng)中并無四個端口可用。此外，使用四個端口往往使得每一個數(shù)字都需要獨立驅(qū)動(緩沖)電路和排阻，這將大大增加系統(tǒng)的成本。最常見的解決方案是采用多路復(fù)用顯示。這是指對于每一個顯示只驅(qū)動1/4時間。只要在20Hz50Hz之間循環(huán)所有顯示，由于人眼存在視覺殘留，在這樣的顯示方式下，數(shù)碼管看起來時同時點亮的。在這次課程設(shè)計中根據(jù)實際需要采用了七段數(shù)碼管共陽極和靜態(tài)顯示方式。搶答器的實現(xiàn)方式有種多樣，通過純電子器件搭建電路實現(xiàn)，如優(yōu)先編碼器，鎖存器，555定時器譯碼器等，純電子器件實現(xiàn)沒有軟件參與，調(diào)試簡單，但是它不易于擴展和修改，而且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy電子，電子器件管腳很多，實際搭建起來費時費力，焊接很容易出錯。于是，我想到了用單片機實現(xiàn)。單片機體積小價格低，應(yīng)用方便，穩(wěn)定可靠。單片機將很多任務(wù)交給了軟件編程去實現(xiàn)，大大簡化了外圍硬件電路，使外圍電路的實現(xiàn)簡單方便。由于單片機本身不具有軟件編譯測試的功能，我們需要借助其他軟件編譯，將編譯好的程序置入單片機內(nèi)。 在實際電路設(shè)計中，需要先通過仿真軟件測試電路以及編譯的程序，檢查外圍電路設(shè)計是否合理，軟件編譯是否正確，以及軟件和硬件電路能否正常配合工作，能否準(zhǔn)確的實現(xiàn)所設(shè)計的功能。 進行仿真。第四章 電路設(shè)計 總體設(shè)計 電路原理圖根據(jù)上述分析，設(shè)計出基于AT89C52單片機搶答器電路原理圖，工作原理為：電源電路為單片機以及其他模塊提供標(biāo)準(zhǔn)5V電源。晶振模塊為單片機提供時鐘標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作。復(fù)位電路模塊為單片機系統(tǒng)提供復(fù)位功能。單片機作為主控制器，根據(jù)輸入信號對系統(tǒng)進行相應(yīng)的控制。選手按下相應(yīng)的按鍵，蜂鳴器發(fā)出提示音，直到按鍵釋放。數(shù)碼管顯示最先按下按鍵選手的編號。選手回答完畢，主持人按下準(zhǔn)備按鈕，數(shù)碼管清零，蜂鳴器停止發(fā)聲，可以進入下一題的搶答。根據(jù)搶答器的基本功能，可以設(shè)計出如下的單片機外圍電路：電源選手按鍵數(shù)碼顯示復(fù)位電路振蕩電路AT89C52單片機聲音提示圖41 總體設(shè)計框圖圖41 總體設(shè)計 元件清單 元件清單元件名稱型號數(shù)量/個用途元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機AT89C521控制核心按鍵8選手輸入晶振12 MHZ1晶振電路按鍵1主持人輸入電容30pF2三極管90151蜂鳴器及其驅(qū)動電路電解電容10μF/10V1復(fù)位電路蜂鳴器1按鍵1電阻10kΩ1電阻10kΩ1數(shù)碼管1位共陰1顯示電路電源5v/1電源電路集成塊74LS2451驅(qū)動 外部振蕩電路（晶振電路）圖42 外部振蕩電路一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生一正弦波時鐘信號,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確
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