文档介绍：绪论
工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答器是必要设备。在我校举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节,举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权,这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。现在就本次课设的机会制作一个低成本的八路数显抢答器。
单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块,具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点,在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用,极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。
51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一,随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用。51系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场,因此,作为新世纪的大学生,在信息产业高速发展的今天,掌握单片机的基本结构、原理和使用是非常重要的。
本次课程设计的内容是使用89C51RC单片机最小系统设计抢答电路系统,系统以单片机为主控单元,主要用于对抢答电路的控制。
定时电路是数字系统中基本的单元电路,它主要由计数器和振荡器组成。在实际工作中,定时器的应用场合很多。通过本次设计:
、单稳态触发器、时钟发生器及其计数、译码显示电路等单元电路的综合应用。
。
,仿真和故障排除方法。、
①可同时供8名选手(或代表队)参赛,其编号分别是0到7,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应。
②给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
③抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,同时扬声器给出音响提示。此外,要封锁输入电路,禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
④抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。当节目主持人启动“开始”键后,要求定时器立即进行减计时,并用显示器进行显示,同时扬声器发出短暂的声响,。
⑤参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。
⑥如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统进行短暂的报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,定时显示器上显示00。
2 电路工作原理分析、方案论证和确定
如图1所示为总体方框图。其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到"清零"状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间;主持人将开关置;开始"状态,宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时,扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。
图1 智力抢答器的电路方框图
若直接采用单元电路设计频率计显然电路相当复杂。考虑电路的简易性和节约成本的原则,选择单片机作为核心器件,采用模块化布局,在其最小系统上进行扩展。如图2所示。
图2单片机电路方框图
设计电路如图2所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。该电路主要完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。工作过程:开关S置于"清除"端时,RS触发器的 R、S端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端(图中5号端)=0,使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,CTR=1,RBO(图中4端) =1,七段显示电路74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外,CTR=1,使74LS148 优先编码工作标志端(图中5号端)=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时,74LS148的此时由于仍为CTR=1,使优先编码工作标志端(图中5号端)=1,所以74LS148仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。如有