單片機基礎課程設計(8路搶答器課程設計)最最新

1、華東交通大學單片機基礎課程設計成績課 題： 8路搶答器設計 學 號： 20145120080421 姓 名： 梁桂榮 學 院： 交通運輸與物流學院 專 業(yè)： 鐵道車輛 班 級： 14級車輛4班 指導教師： 蔣益平 組 員： 設計日期： 2016年7月 xx日 任 務 書課題： 8路搶答器設計一、設計任務設計一個可供8組同時使用的搶答器。1設計系統(tǒng)的硬件和軟件設計。2要求顯示搶答的結(jié)果，并有45s的答題時間顯示。二、基本要求1、 設計系統(tǒng)的硬件和軟件設計；2、撰寫課程設計報告。3、課程設計報告由封面、設計任務書、目錄、摘要、正文、參考文獻、附錄等部分組成。4、封面可自行設計，應包含課程設計名稱及

2、設計題目、專業(yè)、班級、姓名、指導老師、設計日期等內(nèi)容。5、正文是設計報告的核心部分。應包含以下內(nèi)容：（1）概述所做課題的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能；（2）硬件電路設計及描述；（3）軟件設計流程圖及描述；（4）源程序代碼（要有注釋）；（5）體會和建議等。 摘 要 本設計是以八路搶答為基本理念?？紤]到需設定限時回答的功能，利用AT89C51單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。先進行系統(tǒng)硬件設計，該電路由顯示電路，搶答電路，晶振電路

3、等部分組成，然后進行系統(tǒng)軟件設計，進行軟件的仿真，這次課程設計不僅能鍛煉我們的動手能力，而且能夠培養(yǎng)我們對問題的思考能力以及對知識的進一步了解 關(guān)鍵詞：8路搶答器、MCS51單片機、計時、報警 目錄 第1章 設計意義、要求與內(nèi)容3 1.1設計意義.31.2設計意義31.3設計內(nèi)容3第2章 設計原理及框圖42.1設計原理42.2設計4第3章 硬件電路設計63.1 電路所用元件63.2 主要芯片參數(shù)說明63.2.1 計數(shù)器74LS192N芯片參數(shù)63.2.2 顯示譯碼器74LS48N芯片參數(shù)73.2.3 優(yōu)先編碼器74148芯片參數(shù)73.2.4 觸發(fā)器74LS279芯片參數(shù)83.2.5譯碼器74L

4、S138芯片8第4章 設計步驟104.1電路設計104.1.1搶答電路的設計104.1.2定時電路設計114.1.3時鐘產(chǎn)生和時序控制電路124.1.4報警控制電路設計134.1.5總體電路14第5章 仿真與調(diào)試155.1仿真準備155.1.1搶答電路檢測155.1.2時序控制與報警電路檢測155.2電路仿真15第6章 心得與體會17第1章 設計內(nèi)容與要求1.1 設計意義本課程設計通過參考大量文獻對八路智能搶答器的工作原理進行了系統(tǒng)的介紹，通過詳細的調(diào)查和權(quán)威技術(shù)資料及相關(guān)情報的收集，為我們更深刻的了解電子技術(shù)提供了很好的平臺，使得更好的讓理論與實踐相結(jié)合。 1.2 設計要求（1）搶答開始時，

5、由主持人按下復位開關(guān)清除信號，用發(fā)光二極管作為輸出顯示信號標志。（2）當主持人宣布“搶答開始”后，先按鍵者相應的發(fā)光二極管點亮；（3）有人按鍵被響應的同時，應有信號發(fā)出去鎖住其余幾個搶答者的電路，不再接收其它信號，直到主持人再次清除信號為止。當達到限定時間時，發(fā)出聲響以示警告。（4）在電路中設計一個計時功能電路，要求計時電路按秒顯示，最多時限為45秒，當時間顯示一旦到達44秒，下一秒系統(tǒng)自動取消搶答權(quán)，信號被自動清除，搶答重新開始。亦可倒計時顯示，本次設計采用倒計時顯示。（5）至少8路信號搶答設計。1.3 設計內(nèi)容（1） 根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能； （2） 熟悉電路中所用到的各集成芯片的

6、管腳及其功能；（3）進行電路的仿真、調(diào)試，直到電路能達到規(guī)定的設計要求； 第2章 設計概述及框圖2.2設計概述 該系統(tǒng)采用51系列單片機AT89C51作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術(shù)比較成熟，應用起來方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改。MCS51單片機結(jié)構(gòu)如下： 單片機(MICROCONTROLLER，又稱微控制器)是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機算計，這些部件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存貯器RAM、程序存貯器ROM、定時器/計數(shù)器和多種I/

7、O接口電路。 MCS51單片機的基本結(jié)構(gòu)如圖所示： 2.1設計框圖搶答器的基本原理框圖如下：圖2-1搶答器基本原理框圖優(yōu)先編碼電路鎖存器譯碼顯示譯碼電路搶答按鈕 報警電路主持人控制開關(guān)控制電路秒脈沖產(chǎn)生電路 譯碼電路定時電路顯示電路 第3章電路元件說明3.1電路所用元件 電阻若干，邏輯非門，與非門，555定時器，開關(guān)若干，示波器，三片數(shù)碼管，發(fā)光二極管若干，+5v電源，74LS48D-N芯片，74LS192N，74148N，74LS279D，74LS138N。3.2主要芯片參數(shù)說明3.2.1計數(shù)器74LS192N芯片參數(shù) 74LS192是雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清

8、除和置數(shù)等功能。P為加計數(shù)時鐘輸入端，DOWN為減計數(shù)時鐘輸入端。LOAD為預置輸入控制端，異步預置。CLR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出，BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。其真值表為：3.2.2顯示譯碼器74LS48N芯片參數(shù) 7段顯示譯碼器74LS48是輸出高電平有效的譯碼器。74LS48除了有實現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（YaYg）端外，7448還引入了燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）在燈測

9、試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時，輸入DCBA經(jīng)74LS48N譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動信號，顯示相應字符號。3.2.3優(yōu)先編碼器74148芯片參數(shù)74148芯片是優(yōu)先編碼器 第3章 硬件電路設計圖3-1-1搶答器部分電路圖 圖3-1-2定時器部分電路圖 圖3-1-3時序控制電路圖圖3-1-4報警電路圖 圖3-1-5總體電路圖第4章 軟件設計智力競賽搶答器要求有計時記憶功能，一次時間設置完，復位后不需重新進行時間設定，通過鍵盤掃描輸出按鍵信息，再通過單片機將它轉(zhuǎn)換成能在七段數(shù)碼管上顯示字型碼。當搶答完畢時，會在數(shù)碼管上顯示搶答者數(shù)字號碼提示以表示搶答成功

10、。同時顯示其分數(shù)，分數(shù)的加減可由裁判手動進行，采用獨立式鍵盤，可實現(xiàn)8路搶答，在顯示時使用的是七段數(shù)碼管顯示在本設計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方法，并通過查表法將其在數(shù)碼管上顯示出來，其中P1口為字型碼輸入端，P2口低3位為字選段輸入端。通過查表將字型碼送給七段數(shù)碼管顯示的數(shù)字。軟件去抖動，如果“開始鍵”按下就向下執(zhí)行，否則跳到開始。采用倒計時程序，使其具有倒計時功能?；卮鸬褂嫊r35秒，搶答時間10秒。采用發(fā)聲警報，起到報警作用。1、 如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間，按“搶答時間調(diào)節(jié)”鍵或“答題時間調(diào)節(jié)”進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設定的搶答時間或回答時間值，如想加一秒按下“T+”鍵，如果想

11、減一秒按一下“T+”鍵，時間LED上會顯示改變后的時間，調(diào)節(jié)范圍為0s45s,0s時再減1s會跳到45s,44s時再加1s會變到0s。2、 主持人按“搶答開始”鍵，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入搶答倒計時（預設45s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入回答倒計時（預設30s搶答時間），不進行搶答查詢，所以只有按搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于5s會每秒響一下提示音。3、 P3.0為開始搶答，P3.1為停止，P1.0P1.7為八路搶答輸入數(shù)碼管段選P0口，位選P2口低3位，蜂鳴器輸出為P3.6口。P3.2搶答時間調(diào)整，P3.3回答時間調(diào)整，P3.4為時間加1調(diào)整，P

12、3.5為時間減1調(diào)整。第4章 設計步驟4.1電路設計 電路設計分為：搶答電路，定時電路，時鐘產(chǎn)生和時序控制電路，報警控制電路的設計。4.1.1搶答電路的設計 八路數(shù)字搶答器的電路由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。 定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目主持人將開關(guān)器置于“開始”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器倒計時。當定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項工作：1)編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯

13、碼顯示電路顯示編號。2)蜂鳴器發(fā)出報警聲響，提醒 節(jié)目主持人注意。3)控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答。4)控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)重置為止。當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)回復到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。搶答部分的電路功能有：1)將搶答選手的編號識別出來并鎖存顯示到數(shù)碼管上，使其他選手按鍵無效。2)有人搶答時輸出時序控制信號使計數(shù)電路停止工作并報警。 該部分主要由74148N優(yōu)先編碼器、鎖存器74LS279D、譯碼器74LS48D、74LS138N和按鍵、7段數(shù)碼管組成。搶答輸入端為74

14、148N的D7到D0腳，當有選手按鍵時，74148N的相應引腳為低電平，電路完成以下動作:1)74148將編碼輸入到鎖存器中，并通過鎖存器由74LS48D譯碼后顯示到數(shù)碼管上。2)74148譯碼器輸出端GS為0，通過控制時序電路使74148的使能端EI為1，74148停止譯碼工作，使以后其他選手的按鍵無效。3)時序信號GS0、EI1，通過控制時序電路，使計時電路停止工作、報警電路報警。4.1.2定時電路設計 定時電路主要實現(xiàn)搶答倒計時，同時通過輸出接口與時序控制電路相接，實現(xiàn)時序控制，當無人搶答且時間到時，報警。 該部分主要由555脈沖產(chǎn)生電路。74LS192減法計數(shù)電路。74LS48N譯碼電

15、路和2個7段數(shù)碼管及相關(guān)電路組成。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48N顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192的預置數(shù)控制端實現(xiàn)預制數(shù)，當主持人按下控制按鍵space時，實現(xiàn)預置。計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在LED上，當有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到，報警電路報警，同時以后選手搶答無效。4.1.3時鐘產(chǎn)生和時序控制電路八路搶答器要求定時59秒由數(shù)碼管顯示，此部分電路為計數(shù)器提供計數(shù)脈沖，同時完成主持人控制以及以上各部分的邏輯控制協(xié)調(diào)，使電路正常工作。 因此選擇555定時器提供計數(shù)脈沖，該部分電路主要

16、由定時器555，多段與非門74LS20N，非門74LS04N和相關(guān)電路組成，計數(shù)脈沖由555產(chǎn)生，通過74LS20N和74LS04N結(jié)合控制信號控制輸入到計數(shù)電路的脈沖有無。脈沖周期T=0.7（R1+2R2)C，本設計中選用R1=7K，R2=68K，T=1S。 4.1.4報警控制電路設計 此部分電路主要完成選手搶答時的報警提示和搶答時間到無選手搶答的報警提示。該電路主要由555時鐘電路（用于控制報警聲音的頻率）、蜂鳴器和控制電路組成。當有選手搶答及搶答時間到時555振蕩蜂鳴器開始按時鐘頻率鳴叫開始報警，當主持人按下開始搶答按鍵時蜂鳴器停止鳴叫等待下一次搶答。18第5章 仿真與調(diào)試5.1仿真準備

17、5.1.1搶答電路檢測 開始時把主持人的控制開關(guān)設置為“清除”位置，用萬用表檢查RS觸發(fā)器的R端為高電平，輸出端（Q4Q1）全部為低電平。于是74LS48的BI0，顯示器滅燈；然后把主持人的控制開關(guān)撥到“開始”位置，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，8路搶答端口均為高電平。當有選手將按鍵按下時，74148的輸出，經(jīng)RS鎖存器后，EI1，BI1，74LS279處于工作狀態(tài)。此外，EI1，使74148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他按鍵的輸入信號不會被接受。5.1.2時序控制與報警電路檢測 當主持人經(jīng)控制開關(guān)撥到“開始”位置時，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。當參賽

18、選手按動搶答按鍵時，蜂鳴器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。當設定的搶答時間到而無人搶答時，蜂鳴器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。5.2電路仿真 開始時，主持人將控制開關(guān)接地，搶答電路部分鎖存器74LS279的狀態(tài)輸出全為0，故搶答電路無顯示（清除）；與此同時，在計時電路部分，減法計數(shù)器74LS192的預置數(shù)端為0，將事先的預置數(shù)送入減法計數(shù)器中。當主持人按下按鍵時，計數(shù)器開始技術(shù)工作，搶答開始。在沒有人按鍵且搶答時間沒到時，優(yōu)先編碼器輸出為1，計數(shù)器BO2輸出為1，優(yōu)先編碼器和計數(shù)器都正常工作。當在規(guī)定時間內(nèi)有人按下?lián)尨鸢存I時，優(yōu)先編碼器停止工作，此后選手的搶答無效，電路將按鍵者的編號顯示在LED上。同時，CTR1，計數(shù)器停止工作，此時的倒計時時間記錄并顯示在LED上，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報警。 如果在規(guī)定時間內(nèi)無人搶答，BO2由1跳變到0，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報警，搶答電路停止工作，此后的搶答按鍵無效。圖5-2仿真電路圖第6章 心得與體會 本次課程設計是個學以致用的過程，開始看到題目時真的是無從下手，感覺