【正文】 這種搶答器主要是基于 51系列集成芯片，成本較低，且基本能夠使用于學校的一些活動中。因此我們建議學習一些常用電路仿真工具，如 EWB、 MAXPLUS II 等 EDA 軟件對設計出的電路進行仿真和模擬，這樣既可以提高效率，又可以提高模擬的準確性。面包板存在著很多的不確定性。我們的想法是根據(jù)單片機原理及相關(guān)知識對我們的設計進行一些改進。 26 26 第八章 總結(jié) 是用 8051 系列集成芯片來完成的，在焊接的過程中由于芯片的引腳過多，布線工作不是很方便。 硬件調(diào)試 焊接好 硬件后，首先要檢查各個焊點是否有錯焊、虛焊的跡象。第二種，將所編的軟件程序輸入到 DVCC 系統(tǒng)中，將計算機與 DVCC 系統(tǒng)相連接，將相應的程序編譯并傳送至 DVCC 系統(tǒng)中，檢驗程序是否成功。所以，要編寫軟件一定要把要實現(xiàn)的控制對象及其功能全面掌握，要做到心中有數(shù)。 22 22 第六章 五人搶答器的軟件系統(tǒng)設計 通過對單片機的學習，我已經(jīng)了解到單片機應用系統(tǒng)的軟件設計 是研制過程中最關(guān)鍵的一項工作。可將使能端強迫置 1 或置 0（根據(jù)具體情況而定），使鎖存順處于等待歉收狀態(tài)即可。 LED 數(shù)碼管尺寸有大有小，一般小的數(shù)碼管每個數(shù)字筆畫為一個發(fā)光二極管，而尺寸較大的數(shù)碼管一個筆畫可能是多個發(fā)光二極管串接而成的，這時一般無法直接用譯碼驅(qū)動器直接驅(qū)動（其輸出高電平一般為 3V左右）。大多情況下使用的是ＬＥＤ數(shù)碼管。常用的７段譯碼顯示驅(qū)動器有 CD4511 等。為了將編碼顯示21 21 出來，需用顯示譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。 圖 7 觸發(fā)鎖存電路 圖 8 編碼器 (3)編碼器 如圖 8所示， 74HC147H 為 10— 4線優(yōu)先（高位優(yōu)先）編碼器，當任意輸入為低電平時，輸出為相應的輸入編號的 8421 碼（ BCD 碼）的反碼。由此可見，觸發(fā)鎖存電路具有時序電路的特征，是實現(xiàn)搶答器功能的關(guān)鍵。 20 20 圖 6 開關(guān)陣列電路 2. 觸發(fā)鎖存電路 圖 7 所示為 5 路觸發(fā)鎖存電路。電路中，Ｒ 1～Ｒ 8為上拉和限流電阻。本設計提供的為 LED 數(shù)碼管。 （ 4） 7 段顯示 譯碼器 譯碼驅(qū)動電路將編碼器輸出的 8421BCD 碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。若有多個開關(guān)同時按下時，則在它們之間存在著隨機競爭的問題，結(jié)果可能是它們中的任一個產(chǎn)生有效輸出。開關(guān)應為常開型，當按下開關(guān)時，開關(guān)閉合；當松開開關(guān)時，開關(guān)自動彈出斷開。下面逐一給予介紹。 搶答器的基本組成及工作原理 19 19 搶答器的組成 搶答器的一般構(gòu)成框圖如圖 5所示。 4. 參賽選手搶答有效時，顯示器上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在 LED數(shù)碼管上顯示。 2. 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) RESET，該開關(guān)由主持人控制。搶答時，要判定哪組優(yōu)先，并通過顯示電路予以指示。 進行智力競賽活動時，一般將參賽隊員分為幾組；答題方式為必答和搶答兩種。 五人搶答器的工作流程 本搶答器適用于學校，企業(yè)公司一些競賽搶答比賽活動 。在實際應用中，這些端口的負載不應超過總負載能力的 70%，以保證留有一定的余量，以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。 ④總線驅(qū)動能力 MCS51 系列單片機的外部擴展功能很強，但 4 個 8 位并行口的帶負載能力是有限的。常用的 I/O接口芯片一般選用 8155 芯片。 ②數(shù)據(jù)存儲器 擴展外部 RAM 的原則和擴展外部 ROM 相同：盡量減少芯片數(shù)量，使電路結(jié)構(gòu)簡單。盡量避免用小容量芯片組成擴充容量的存儲器。在單片機應用設計系統(tǒng)中硬件電路設計時應注意的幾個問題。 a) b) c) 18 18 硬件設計 硬件設計是指應用系統(tǒng)的電路設計，包括單片機芯片、控制電路、存儲器、I/O 接口等等。這樣，對于一組 LED 數(shù)顯示器需要由兩組信號控制：一組是字形口輸出的字形碼，用來控制顯示什么樣的字符：另一組是字位口輸出的字位碼，用來控制將字符顯示在第幾位顯示器上。這旨把所有顯示器的同名字段并聯(lián)在一起，并把它們接到字形口上。 圖 4 LED 七段數(shù)碼顯示器 a)符號及引腳配置 b)共陰極 LED c)共陽極 LED 表 12 LED 七段數(shù)碼顯示器字形代碼表 字形 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字形碼 dp g f e d c b a 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 滅 1 1 1 1 1 1 1 1 FFH 本實驗所采用的是動態(tài)顯示。 ② 共陰極接法：把二極管的陰極連接在一起構(gòu)成公共陰極，使用時17 17 公共陰極接 +5V，每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。 LED 數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：①共陽極接法：把二極管的陽極連接在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接 +5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。 ， 工作電流 200mA 2716 的工作電壓為 +5V ，177。工作模式 0 是 13 位計數(shù)器，工作 模式 1 是 6位計數(shù)器， TLX（ 8 位）、 THX（ 8位）作為 16 位寄存器，計數(shù)從 0開始，計到 0FFFFH后，再加 1，計數(shù)器則被溢出后，并將溢出標志位 TLX置 1。 由程序設置 M0， M1 的值以選擇單片機的工作方式，如 M1=0， M0=1 時，定時器 /計數(shù)器工作在模式 1，此時 T0、 T1的功能是相同的，可以任意選擇。特殊功能寄存器 TMOD 控制定時寄存器的工作方式， TCON 則用于控制制定 T0 和 T1 的啟動和停止計數(shù)，同時管理定時器 T0和 T1 的溢出標志等。其控制字和狀態(tài)在相應的特殊寄存器中，通過對控制器的編程，就可方便地選擇適當?shù)墓ぷ鞣绞健? 由于 8031 和 EPROM 芯片價格非常低廉，而 8031 的運行和開發(fā)的相同，故 3片最小系統(tǒng)是目前最常用的基本系統(tǒng)。故其片選端 /CE 可直接地。當 ALE 處于下降沿時，鎖存從 P0口輸出的低 8位地址，而在 /PSEN 低電平期間， EPROM 把數(shù)據(jù)送到 P0 口以便 8031 讀入。2764 為 EPROM 芯片，容量為 8K*8。 2．片內(nèi)無程序的芯片構(gòu)成最小應用系統(tǒng)時，必須在片外擴展程序存儲器由于一15 15 般用作程序存儲器的 EPROM 芯片不能鎖存地址，故擴展時還應加上 1 個鎖存器，構(gòu)成一個 3片最小系統(tǒng)。 （ c）應用系統(tǒng)的開發(fā)具有特殊性，由于應用系統(tǒng)的 P0 口， P2 口在開發(fā)時需要作為數(shù)據(jù)，地址總線，故這兩個口上的硬件調(diào)式只能用模擬的方法進行。 該系統(tǒng)的特點如下： （ a）系統(tǒng)有大量的 I/O 線可供用戶使用 P0,P1,P2,P3 四個口都可以作為 I/O 口使用。對于目前國內(nèi)較多的內(nèi)部無程序存儲器的芯片 8051 來說明用外存 儲器的方法才能構(gòu)成一個最小應用系統(tǒng)。 (4)并行 I/O 口引腳 ～ :PO 口是一個漏極開路的 8 位準雙向復用 I/O 端口 . ～ :P1 口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的 8位準雙向 I/O 端口 . ～ :P2 口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的 8位準雙向復用 I/O 端口 . ～ :P3 口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的 8位多功能雙向 I/O 端口 . P3端口除可作為通用 I/O口作用外 ,其主要的功能是它的第二功能 ,P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能 .作為第二功能使用時各引腳定義見表 21所示 .P3 口能驅(qū)動 4個 LSTTL 負載 . 表 11 P3 各口線的第二功能表 引腳 第二功能 RXD：串行口輸入端 TXD：串行口輸出端 INT0：外部中斷 0請 求輸入端，低電平有效 INT1：外部中斷 1請求輸入端，低電平有效 T0：定時器 /計數(shù)器 0計數(shù)脈沖輸入端 T1：定時器 /計數(shù)器 1計數(shù)脈沖輸入端 WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信