【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，也可分辨出是哪組優(yōu)先按下的按鍵，它充分利用了單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、可靠性好、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容 本論文主要研究單片機(jī)控制的八路搶答器，分別對(duì)查詢(xún)、搶答、答題限時(shí)及系統(tǒng)設(shè)備的軟、硬件各個(gè)部分進(jìn)行了研究。 主要內(nèi)容如下： (1)搶答功能：通過(guò)八路按鍵配合程序來(lái)實(shí)現(xiàn)搶答功能 。當(dāng)主持人按下?lián)尨疰I開(kāi)始搶答后，此時(shí)任一路按下按鈕均閉鎖其它各路，由程序?qū)︽I盤(pán)譯碼并顯示最先按下?lián)尨疰I的路數(shù)，揚(yáng)聲器發(fā)出音響提示。 (2)搶答限時(shí)：主持人按下?lián)尨疰I后，設(shè)置 5 秒為搶答時(shí)間 (此時(shí)間可在 1～ 99 秒之間修改 )。若 5 秒內(nèi)無(wú)人搶答，倒計(jì)時(shí)為 0 時(shí)發(fā)出報(bào)警，說(shuō)明該搶答作廢。此時(shí)閉鎖所有搶答按鍵，只有當(dāng)主持人再次按下?lián)尨疰I開(kāi)始下一次搶答方可搶答。 白城師范學(xué) 院本科畢業(yè) 論文 （設(shè)計(jì)） 2 (3)答題限時(shí)：當(dāng)主持人按下開(kāi)始答題按鈕時(shí)，啟動(dòng)倒計(jì)時(shí) (此倒計(jì)時(shí)時(shí)間可在 1～99 秒之間修改 )，若答題時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，倒計(jì)時(shí)為 0 時(shí)發(fā)出報(bào)警，說(shuō)明答題時(shí)間到，顯示返回當(dāng)前臺(tái) 數(shù)及其分?jǐn)?shù)為下一步計(jì)分作出準(zhǔn)備。 (4)查詢(xún)功能：當(dāng)按下查詢(xún)鍵后，可查詢(xún)各臺(tái)分值。按下分組數(shù)直接顯示當(dāng)前臺(tái)數(shù)及其分值，比如按下 1，顯示臺(tái)數(shù)為 1，分值為其當(dāng)前實(shí)際分值。 (5)設(shè)定功能 :按下設(shè)定鍵后，可按順序設(shè)置搶答限時(shí)時(shí)間、 答題限時(shí)時(shí)間和默認(rèn)計(jì)分分值。 白城師范學(xué)院本科畢業(yè) 論文 （設(shè)計(jì)） 3 2 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì) 方案論證 方案一 ： 系統(tǒng)各部分采用中小規(guī)模集成數(shù)字電路，用機(jī)械開(kāi)關(guān)按鈕作為控制開(kāi)關(guān)，完成搶答輸入信號(hào)的觸發(fā) 。 該方案的特點(diǎn)是中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟 ， 性能可靠 ， 能方便地完成選手搶答的基本功能 ， 但是由于系統(tǒng)功能要求較高，所以電路 連接集成電路相對(duì)較多 ， 而且過(guò)于復(fù)雜，并且制作過(guò)程工序比較煩瑣，使用不太方便。 方案二 ： 該系統(tǒng)采用 MCS51 系列單片機(jī) AT89C51 作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制 、 信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來(lái)方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周?chē)妮o助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個(gè) 系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改 。 MCS51 單片機(jī)特點(diǎn)如下 ： 1） 可靠性好 ： 單片機(jī)按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，抵抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的 CPU，程序指令和數(shù)據(jù)都可以 燒 寫(xiě)在 ROM 上 ，因 此可靠性高。 2） 易擴(kuò)充 ： 單片機(jī)有一般電腦所必須的器件，如三態(tài)雙向總線，串并行的輸入及輸出引腳，可擴(kuò)充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng) 3） 控制功能強(qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。 原理框圖如 21所示 ： 圖 21系統(tǒng)原理框圖 方案比較及其選用依據(jù) ： 顯然方案二比方案一簡(jiǎn)單的多，不但從性能上優(yōu)于方案白城師范學(xué) 院本科畢業(yè) 論文 （設(shè)計(jì)） 4 一，而且在使用上及其功能的實(shí)現(xiàn)上都較方案一簡(jiǎn)潔，并且由于單片機(jī)具有優(yōu)越的高集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。另外 AT89C51 單片機(jī)采用 12MHz 的晶振，提高了信號(hào)的測(cè)量精度，并且使該系統(tǒng)可以通過(guò)軟件改進(jìn)來(lái)擴(kuò)張功能。而方案一采用了中小規(guī)模集成電路，有其復(fù)雜的電路性能，從而可能會(huì)使信號(hào)的輸入輸出產(chǎn)生延時(shí)及不必要的誤差。依此依據(jù)選擇方案二比較適合。 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路 AT89C51 單片機(jī)是 51 系列單片機(jī)的一個(gè)成員，是 8051 單片機(jī)的簡(jiǎn)化版。內(nèi)部自帶 2K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器的低電壓、高性能 COMS 八位微處理器，與 Intel MCS51系列單片機(jī)的指令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位 CPU 和閃速存儲(chǔ)器結(jié)合在單個(gè)芯片中，因此， AT89C51 構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng) 是具有結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、造價(jià)最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的 RAM、 ROM 和接口器件，減少了硬件開(kāi)銷(xiāo)，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比。 圖 22 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)圖 搶答器總體方框圖 如圖 23所示為 電路總體 框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“ 清除 ” 狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人白城師范學(xué)院本科畢業(yè) 論文 （設(shè)計(jì)） 5 將開(kāi)關(guān)置 “ 開(kāi)始 ” 狀態(tài)，宣布 “ 開(kāi)始 ” 搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后 ，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作 清除 和 開(kāi)始 狀態(tài)開(kāi)關(guān)。 圖 23搶答器 總體 框圖 電源電路設(shè)計(jì) 由于單片機(jī)工作時(shí)需要 +5V 電壓，所以在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，需要一個(gè)電子元件能夠提供 +5V 電壓，本文采用最典型的 7805 提供電壓的電路，即在 7805 的 1 腳和公共接地端 (即 2 腳 )之間接入 F 的電容，在公共接地端和三腳 +5V 電壓輸出端之間接入 F 的電容。 搶答器電路設(shè)計(jì) 參考電路如圖 24 所示。該電路完成兩個(gè)功能 ： 一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào) ； 二是禁止其他選手按鍵 操作 。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān) S 置于 “ 清除 ” 端時(shí)， RS 觸發(fā)器的 R 端均為 0,4 個(gè)觸發(fā)器輸出置 0，使74LS148 的 TS ＝ 0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān) S 置于 “ 開(kāi)始 ” 時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下 S5）， 74LS148 的輸出經(jīng) RS 鎖存后 ， 1Q=1，/BI RBO =1， 74LS48 處于工作狀態(tài)， 4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為 “ 5” 。此外， 1Q＝ 1，控制電路 報(bào)警電路 定時(shí)電路 譯碼電路 顯示