【正文】 ， B 端， TXD 接移位脈沖做時(shí)鐘信號(hào)。 ⑵ 核芯是一片 AT89C51，其片內(nèi)帶有的 4KFLASHROM， 128B 的 RAM，以及 15 根 I/O 口線能滿足設(shè)計(jì)要求。 6 第二章 硬件電路設(shè)計(jì)及其功能介紹 1 方案論證 有許多比賽活動(dòng)中， 為了更準(zhǔn)確 、公正、直觀地判斷出第一個(gè)搶答者，通常設(shè)置一個(gè)搶答器，通過數(shù)字顯示，燈光及音響等多種手段顯示第一搶答者，同時(shí)還可設(shè)置記分，犯規(guī)及獎(jiǎng)懲記錄等多種功能，傳統(tǒng)的數(shù)電控制電路可靠性雖好，但不能顯示臺(tái)幾號(hào)給主持人帶來一定的麻煩，而模擬電子控制電路可靠性較差。以后，按下任何一路搶答按鈕均不起反應(yīng)。主持人按一下總控制啟動(dòng)鍵后，搶答開始。 可用于 8 組或 8 組以下的智力競(jìng)賽中。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，顯示器顯示選手編號(hào)，并保持到主持人將系統(tǒng)清零 為止。搶答器具有定時(shí)搶答的功能。搶答開始后，若有選手搶答按扭，則選手指示燈亮，并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的編號(hào)，蜂鳴器發(fā)出音響提示。電路應(yīng)具有自鎖功能，使其他組不起作用。在主持人將系統(tǒng)復(fù)位并發(fā)出搶答指令后，如果參賽者在第一時(shí)間按搶答開關(guān)，則按鈕指示燈燈亮并用組別電路顯示出搶答者的組別。每組設(shè)計(jì)一個(gè)搶答按扭供參加者使用。 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) 1 設(shè)計(jì)方案 1）． 確定單片機(jī)的型號(hào) 根據(jù)系統(tǒng)的功能與要求，選擇 AT89C51 比較宜。最后，搶答器利用單片機(jī)技術(shù)。第三，搶答器設(shè)置了復(fù)位鍵。其次，搶答質(zhì)量有保證。 “一種基于單片機(jī)的搶答器”與一般搶答器有四點(diǎn)不同：首先，搶答器反 應(yīng)異常靈敏。工作時(shí)，用按鍵通過開關(guān)電路輸入各路的搶答信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)的處理，輸出控制信號(hào)，控制數(shù)碼管和語音芯片工作。控制系統(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、語音模塊、搶答開關(guān)模塊。本文主要介紹了單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)及工作原理，以及它的實(shí)際 用途。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè) 計(jì)（論文）題 目： 八 路 搶 答 器 系 別： 電 子 工 程 系 專 業(yè)： 通 信 工 程 班 級(jí)： 05 通 信（ 1）班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 08 年 5 月 2 八路智力搶答器 摘要： 八路搶答器，就是一種利 用單片機(jī)功能而做出來的產(chǎn)品。本文介紹了單片機(jī)控制、數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路及功能。 主持人通過時(shí)間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。 關(guān)鍵詞： 搶答器 ； 定時(shí) ； 報(bào)警 3 目錄 摘要 ????????????????????????? 3關(guān) 鍵字 ?????????? 設(shè)計(jì)任務(wù) ???????????? 4 ????????????????????? 4 ????????????????? 4 ????????????????? 4 第二章 硬件電路設(shè)計(jì)及其功能介紹 ????????? .......6 ????????????????????? 6 ??????????????????? 6 簡介 ?????????????????? ...7 ??????????? ................12 ????????????????? ....12 ????????????? 17 第三章硬件電路圖簡介 ????????????? .......18 ?????????????????????? 19 ????????????? ....................20 第四章軟件設(shè)計(jì) —— 程序流程圖及程序 ???????? 21 第五章調(diào)試 ????????????????????? 35 第六章總結(jié) ??? ?????????????????? 37 元件清單 ??????????????????????? 39 附錄參考文獻(xiàn) ??????????????????? .40引言 引言 在知識(shí)比賽與娛樂競(jìng)賽中，特別是做搶答題目的時(shí)候，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用 8051 單片機(jī)作為核心。該搶答器系統(tǒng)通過開關(guān)電路四個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；利用 4 語音芯片 ISD1420 完成語音的錄放功能；利用存儲(chǔ)程序；利用一個(gè)數(shù)碼管來完成顯示功能。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，并通過語音系統(tǒng)讀出“第 2 組請(qǐng)答題”，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過程。據(jù)了解，此搶答器的反應(yīng)時(shí)間僅為幾十微秒，大大縮短了搶答器的反應(yīng)時(shí)間，使搶答器可以迅速高效的工作。在搶答過程中，當(dāng)有人首先槍答成功的同時(shí)，會(huì)伴有響亮的聲音提示，并且，不同的搶答器會(huì)有不同的聲音，為比賽更加公正透明化提供了依據(jù)。搶答的活動(dòng)常常會(huì)有幾個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，為了保證在每個(gè)環(huán)節(jié)中槍答器都可以快速高效的運(yùn)作，使得搶答更加順利的進(jìn)行，此類搶答器設(shè)置了復(fù)位鍵。利用這一技術(shù)，保證了搶答器擁有上述功能的同時(shí)，提高了搶答器的壽命與質(zhì)量， 讓搶答器可以更加實(shí)用的同時(shí)，提高了搶答器的技術(shù)含量。 2）． 任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)供 8 名選手參加的八路掃描式搶答器。電路具有第一搶答信號(hào)的鑒別和鎖定存儲(chǔ)功能。同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。 2 系統(tǒng)的功能與要求 每名選手有一個(gè) 搶答按扭，按扭的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，搶答器具有信號(hào)的鑒別和數(shù)據(jù)的鎖存、顯示的功能。同時(shí)，電路應(yīng)具備自鎖功能，禁止其他選手再搶答，優(yōu)先 5 搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。在主持人發(fā)出搶答指令后，定時(shí)器立即進(jìn)行減計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù) 左右。 3 八路搶答器的概述 本文介紹的八路數(shù)顯搶答器具有電路簡單、成本較低、操作方便、靈敏可靠等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)使用效果良好，具有較高的推廣價(jià)值。比賽前，將參賽組從 0 至 7 編號(hào)，每組發(fā)給對(duì)應(yīng)的的一個(gè)搶答按鈕。此后，哪一組最先按下?lián)尨鸢粹o，數(shù)碼顯示器就立即顯示該組的組號(hào)并鎖定，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲響。只有主持人再次按動(dòng)啟動(dòng)鍵后，才能進(jìn)行下一次搶答該電路。 ⑴ 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。 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)性能可操作性強(qiáng)。利用單片機(jī)程序判斷選手按鍵是否有效，但選手違規(guī)搶答，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。 2 方案比較分析 從第一個(gè)方案我們可以看出，這個(gè)搶答器是由搶答電路 ,定時(shí)電路，報(bào)警電路 ,時(shí)序控制電路四個(gè)電路組成。但是它的造價(jià)卻很高。我們要的是功能齊全 ,但是造價(jià)比較低的設(shè)計(jì)。 而本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)，可靠性好，結(jié)構(gòu)簡單，具有顯示出臺(tái)號(hào)，分機(jī)得 分顯示，倒計(jì)時(shí)功能以及獎(jiǎng)懲情況。 3 AT89C51 簡介 1） MSC51 系列單片機(jī)簡介 MSC51 系列單片機(jī)是英特爾公司于 1980 年起推出的第二代產(chǎn)品。近年來推出的一些增強(qiáng)的 MSC51 系統(tǒng)單片機(jī)，片 8 內(nèi)還 集成了許多特殊功能單元，只需要加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口即可構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 主要技術(shù)特性： ①適于控制應(yīng)用的 8 位 CPU。 ③ 64K 程序存貯器空間和 64K 數(shù)據(jù)存貯器空間。 ⑤ 128B 片內(nèi)數(shù)據(jù) RAM。 ⑦ 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器。 ⑨ 6 源 5 向量中斷結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)優(yōu)先級(jí) 。其片外數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ)器 的尋 址范 圍為 64KB用于 存放可讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果或最終結(jié)果等。其片外可尋址范圍為64KB，主要用于存放已編程的程序，也可以存放一些原始數(shù)據(jù)和表格。它用于控制和管理片內(nèi)算術(shù)邏輯部件、并行 I/O口、串行 I/O口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能模塊的工作。 5） 1個(gè)串行 I/O接口。 6）個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 7）具有 5個(gè)中斷源，可編程為 2個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷系統(tǒng)。 MCS51系列單片機(jī)的 40個(gè)引腳中有 2 個(gè)專用于主電源的引腳， 2個(gè)外接晶體的引腳， 4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32條輸入輸出 I/O引腳。 a) 節(jié)拍與狀態(tài) 我們把振蕩脈沖的周期定義為節(jié)拍（為方便描述，用 P 表示），振蕩脈沖經(jīng)過兩個(gè)分頻后即得到整個(gè)單片機(jī)工作系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，把時(shí)鐘信號(hào)的周期定義 為狀態(tài)（用 S 表示），這樣一個(gè)狀態(tài)就有兩個(gè)節(jié)拍，前半周期相應(yīng)的節(jié)拍我們定義為 1（ P1），后半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍定義為 2（ P2）。 c) 引腳說明 (1)VCC：供電電壓。 (3)P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 (4)P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 11 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口 ） /INT0 （ 外部中斷 0） /INT1 （ 外部中斷 1） T0 （記時(shí)器 0 外部輸入） T1 （記時(shí)器 1 外部輸入） /WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 (9)/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 (11)XTAL1：反向振蕩放 大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 4 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能 我們這里用的單片機(jī)是 MCS—51系列的 AT89C51作為控制系統(tǒng)，它外接了八個(gè)鍵盤，也就是它可以為八個(gè)人同時(shí)提供搶答。當(dāng)接通電源時(shí)，單片機(jī)將會(huì)對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)將會(huì)向數(shù)碼顯示關(guān)發(fā)出信號(hào)，于是數(shù)碼顯示管將顯示按下鍵盤所對(duì)應(yīng)的顯示號(hào)（ 1—8）。 5 搶答器的原理圖 13 圖 22 原理框圖 1) 單元電路的設(shè)計(jì)及硬件介紹 a) 搶答器電路 如圖 所示電路，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，即使其他選手操作無效。即當(dāng)搶答開始后，選手搶答按動(dòng)按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼，同時(shí)用 LED 數(shù)碼管把選手的編碼顯示出來，并且開始搶答時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，同時(shí)用 LED 數(shù)碼管把選手的所剩搶答時(shí)間顯示出來。 CPU 定時(shí)電路 聲響 搶答按扭 30 秒控制 手動(dòng)復(fù)位