3位竞赛抢答器课程设计报告分解

单片机限制技术期末课程设计 题 目 三位竞赛抢答器设计报告 专 业 电子科学与技术 班 级 成 员 完成日期2015年12月25日 三位竞赛抢答器设计报告 1设计意义及要求 1.1设计意义 在许多关于智力竞赛的电视节目上，常常会出现抢答环节，参赛选手们在得到主持人发出的特定口令之后，都会争先恐后地按下抢答器，但每次抢答环节只有可能产生一位抢答胜利的选手，同时可以断定这位参赛选手确定是反应最快按下抢答器的。设计一个功能类似的三位抢答器不仅能够让大家进一步了解这种抢答器的工作原理，而且还能在功能上提出一些好的想法和思想，甚至可以实现部分新的功能，假如人们不断的进行具有创新性的设计试验，或许过不久那些竞赛类的电视的抢答模式就会发生确定的变更和创新，从而增加了节目的欣赏性，进一步丰富大家的消遣生活。 1.2设计要求 1.以单片机为核心，设计一个3位竞赛抢答器同时供3名选手或3个代表队竞赛，分别用3个按钮S0～S2表示。 2.设置一个系统清除和抢答器限制开关S，开关有主持人限制。 3.抢答器具有锁存与显示功能，即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答器选手的编号始终保持主持人将系统清晰为止。 4.抢答器具有定时抢答功能且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒），当主持人启动“起先”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，持续时间0.5S左右。 5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器工作停止，显示器上显示选手的编号和抢答的时间并保持到主持人将系统清除为止， 6.假如定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 2成员分工及方案设计 2.1成员分工 编写C语言并运用Protuce软件仿真； 负责制作本课程设计报告； 负责最终答辩； 2.2方案设计 2.2.1模块化设计框架图 脉冲发 生器 数据显 示部分 数据编码 部分 数据锁存 部分 开关限制数据的输入 图2-2-1模块化设计框架图 2.2.2各个模块的实现 （1）脉冲发生器的实现 依据本试验的详细要求，锁存器须要有脉冲信号的输入，及须要有相应的脉冲发生器。 （2）数据锁存部分的实现 试验设计要求是制作一个三位竞赛抢答器，须要对代表三位参赛选手的状态（ “0”或“1” ）进行相应的锁存，为了电路的简化，应当采纳D触发器来实现锁存功能，则对于要实现对三位数据的锁存这一功能，可以运用两块集成了四个D触发器的74LS175芯片。 （3）数据编码部分的实现 编码部分是对锁存的数据进行编码，由于只有三个参赛选手，故只须要用三个不同的数字便可以代表全部的参赛选手，只要采纳能对三位数据进行编码并能有三种或三种以上的输出的编码器即可达到要求。 （4）数据显示部分的实现 对于这样的一个仅须要显示数字的设计，很简洁联想到运用七段数码管来实现的数字的显示，而且七段数码管可以显示16种不同的输出，对于这种只须要有不少于三种的输出的设计来说，七段数码管完全可以达到要求。一般的七段数码管有10个数据输入端，所以须要有相应的译码器对输送过来的编码后的数据进行译码操作，并且这种译码器的选择必需结合数码管是共阴还是共阳的状况而定。 关于实现功能拓展的设计思路 （1）试验设计的基本要求中没有提到主持人实现清零后，数码管该显示什么，这样在设计过程中我们就可以有多重选择了，本设计中设计的是让主持人清零之后，数码管显示F FF。 这一功能可以通过基本的门电路来实现，把主持人和参赛选手接入的信号作为输入信号，通过门电路整合，使得到的输出信号来限制数据显示部分。 （2）设计要求中没有提到参赛选手提前抢答会造成犯规的这一功能，理论上会存在有参赛选手犯规的状况的发生，这样实际中增加一个抢答犯规的功能是有确定的必要性的，同样要实现这一功能，可以通过门电路的组合，收集主持人和参赛选手接入的信号，把输出信号接到一个报警装置上，实现当主持人还未发出起先抢答指令的时候，若有参赛选手抢答了，报警装置会报警的功能。 2.3总体功能框图 下图所示为总体方框图。其工作原理为接通电源后，主持人将开关断开，抢答器处于禁止状态，定时器显示设定时间；主持人将开关接通，宣布起先抢答器工作。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，抢答器完成优先推断、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。假如再次抢答必需由主持人再次操作状态开关。 抢答按钮 编码电路 锁存电路 译码电路 显示电路 主持人限制开关 限制电路 秒脉冲 定时电路 报警电路 显示电路 译码电路 2.3总体功能框图 2.4元器件清单 仿真图中所须要的各种元器件如表2.4 表2.4 元器件清单 元件名称 型号 数量/个 用途 单片机 AT89C51 1 限制核心 晶振 12MHZ 1 晶振电路 电容 22uF 3 晶振电路 排阻 Respack-7 1 上位电阻 电阻 10k 1 复位电路 电源 5v 3 供应电源 拨码开关 BUTTON 8 发出信号 数码管 7SEG-MPX4-CC-BLUE 1 显示电路 扬声器 SOUNDER 1 报警信号 LED LED-RED 1 指示灯 3 硬件设计 3.1 元器件及其作用 在三位抢答器的设计中，我们主要用到了AT89C51型号单片机、晶振、电容、排阻、电阻、电源、拨码开关、7SEG-MPX4-CC-BLUE数码管等元器件。芯片是由ISIS 7 PROFESSIONAL仿真软件系统供应（AT89C51）。它主要由CPU，存储器和管脚组成。所谓排阻就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚。其余引脚正常引出。所以假如一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。排阻一般应用在数字电路上，比如作为某个并行口的上拉或者下拉电阻用。运用排阻比用若干只固定电阻更便利。 排阻有a型和b型的区分。 a型排阻的引脚总是奇数的。它的左端有一个公共端（用白色的圆点表示），常见的排阻有4、7、8个电阻，所以引脚共有5或8或9个。 B型排阻的引脚总是偶数的。它没有公共端，常见的排阻有4个电阻，所以引脚共有8个。 图3.1 AT89C51单片机图示及引脚排列 3.2 原理图设计 依据设计要求及用protues仿真