四路搶答器設(shè)計

1、EDA課程設(shè)計報告題目：四路搶答器學(xué)院：機械與電氣工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：教師職稱：2018年1月5日機械與電氣工程學(xué)院EDA課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)：電氣工程及其自動化 年級：B電氣工程15-2 姓名：路志文 學(xué)號：1504215127EDA課程設(shè)計題目四路搶答器EDA課程設(shè)計的任務(wù)、要求一、設(shè)計任務(wù)1設(shè)計一個可容納四組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)一個按鈕供搶答使用。2設(shè)置犯規(guī)電路，對提前搶答和超時答題（例如3分鐘）的組別鳴笛示警。3設(shè)置一個計分電路，進行加分和減分；二、設(shè)計要求1查找資料，根據(jù)要求的格式，以設(shè)計報告書的形式寫出設(shè)計方案的全過程；2學(xué)習(xí)使用Prot

2、el軟件，利用Protel完成原理圖繪制；3. 學(xué)習(xí)使用Multisim軟件，利用Multisim進行仿真驗證（或?qū)嵨矧炞C）。參考文獻1 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）M.北京：高等教育出版社，2006.2 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.3 古良玲.電路仿真與電路板設(shè)計項目化教程(基于Multisim與Protel)M.北京：機械工業(yè)出版社，2014.4 瞿德福.實用數(shù)字電路手冊-(TTL CMOS)M.北京：中國標(biāo)準出版社，2013.EDA課程設(shè)計工作進度計劃起訖日期主要工作內(nèi)容2017.12.25-2018.12.25選題、調(diào)研、收集資料2

3、017.12.26-2018.01.03繪制原理圖、調(diào)試運行2018.01.04-2018.01.04撰寫設(shè)計報告書2018.01.05-2018.01.05EDA課程設(shè)計答辯指導(dǎo)教師簽名指導(dǎo)教師：年 月 日教研室意見負責(zé)人：年 月 日目 錄四路搶答器1摘要1Abstract21 設(shè)計目的32 設(shè)計要求33設(shè)計任務(wù)34設(shè)計方案34.1硬件設(shè)計34.1.1四路搶答器按鍵控制電路34.1.2數(shù)碼管顯示電路44.1.3外部時鐘脈沖電源電路44.1.4四位電路搶答器54.1.5PCB設(shè)計64.2軟件設(shè)計64.2.1軟件仿真64.2.1.1單片機外部脈沖電路74.2.1.2選手搶答開關(guān)電路74.2.1.

4、3數(shù)碼管電路84.2.1.4加法記分電路84.2.1.5減法記分電路94.2.1.6延時報警電路94.2.2軟件程序設(shè)計104.2.2.1選手搶答按鍵程序設(shè)計104.2.2.2按鍵加減法記分器程序設(shè)計104.2.2.3延時程序設(shè)計114.2.2.4清零程序設(shè)計114.2.2.5數(shù)碼管設(shè)計124.2.2.6定時器程序設(shè)計12總結(jié)13參考文獻14附錄15四路搶答器路志文摘要隨著我國經(jīng)濟和文化事業(yè)的發(fā)展有很多競爭場合需要有快速公正的搶答器.該課題設(shè)計的是一款多功能四路數(shù)字搶答器,它具有優(yōu)先搶答、限時搶答、鈴音提示、數(shù)字顯示、系統(tǒng)報警等功能。主要由搶答電路、定時電路、報警電路、時序電路組成。其中搶答電

5、路主要是分辨出選手的按鍵順序,鎖存優(yōu)先搶答者的編號,供譯碼顯示電路使用,并封鎖輸入電路,禁止其他選手搶答；定時電路主要是限定搶答時間,禁止選手超時搶答,搶答有效時間可以由問題的難易來設(shè)定。確保了比賽的公平性,更便于選手操作,實現(xiàn)快速無誤的搶答。關(guān)鍵詞： 四路搶答器 計時 報警four-waybuzzerluzhiwenAbstractHas the very many competition situation along with our country economy and the cultural establishment development to need to have fa

6、st fair vies to answer first. Soldier electron vies to answer first, it has first vies to answer first, reprimands the by-pass, the time limit vies to answer first, the bell sound prompt, the numeral demonstrated, the system reports to the police and so on the functions. Mainly by vies to answer fir

7、st the electric circuit, the timing circuit, the alarm circuit, the sequence circuit composes. In which vies to answer first the electric circuit mainly is distinguishes contestant's pressed key order, the lock saves first the viing to answer first serial number, for the decoding display circuit

8、 use, and blocks the input circuit, forbids other contestants to vie to answer first; The timing circuit mainly is the definition vies to answer first the time, forbids the contestant overtime to vie to answer first, vies to answer first the working life to be possible to establish by the question d

9、ifficulty. Has guaranteed the competition fairness, is advantageous for the contestant to operate, realization fast unmistakable viing to answer first. This design electric circuit mainly used first the encoder, the latch, electronic primary devices and so on 555 timers.Keywords:four-way buzzer timi

10、ng call the police1設(shè)計目的熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，并掌握其工作原理，進一步學(xué)會使用其進行電路設(shè)計。了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本原理思想和方法，學(xué)會科學(xué)分析和解決問題，有效的提高動手能力，獨立分析問題、解決問題的能力，協(xié)調(diào)能力和創(chuàng)造性思維能力。培養(yǎng)認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實事求是的工作態(tài)度，培養(yǎng)綜合運行理論知識解決實際問題的能力。2設(shè)計要求設(shè)計一個可容納四組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)一個按鈕供搶答使用。設(shè)置犯規(guī)電路，對提前搶答和超時答題（例如3分鐘）的組別鳴笛示警。設(shè)置一個計分電路，進行加分和減分。3設(shè)計任務(wù)分析設(shè)計任務(wù)，電路應(yīng)包括搶答，計分和報警三大主要部分。當(dāng)單片機定時器的中斷循

11、環(huán)二十次后開始報警，報警LED燈亮。搶答電路要求在裁判按下?lián)尨鸢粹o后，選手開始搶答，并在一個選手搶答成功后現(xiàn)實哪個選手搶答成功且此時其他選手不能搶答，因此在單片機程序中設(shè)置while（！k）；和while(k6&k7&k8)；作為邏輯語句，實現(xiàn)一個選手搶到后其他選手搶答無效。調(diào)用void key()實現(xiàn)搶答和計分電路的功能，并通過void SMG_Display是每個選手的分數(shù)在數(shù)碼管上顯示出來。在設(shè)計控制電路時，應(yīng)正確處理各個信號之間的時序關(guān)系。4設(shè)計方案4.1 硬件設(shè)計4.1.1 四路搶答器按鍵控制電路圖4.1四路搶答器按鍵控制電路鍵盤是單片機不可或缺的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機

12、對話的紐帶，鍵盤按結(jié)構(gòu)形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方式產(chǎn)生編碼，而后者用硬件方式產(chǎn)生編碼，在單片機中使用的都是非編碼鍵盤，因為非編碼鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，非編碼鍵盤類型也多，如此次使用的獨立式鍵盤，此鍵盤的特點是使用了多少根I/O線就有多少個按鍵，由于此次我們使用了8根I/O線所以有8個按鍵.這種鍵盤各個按鍵比較少且各個按鍵相互獨立，因此可以根據(jù)實際需要對鍵盤中的按鍵靈活編碼。CPU可以直接通過I/O線狀態(tài)來獲得按鍵的狀態(tài)編碼，雖然操作簡便但是會占用大量的I/O口線，因此只有當(dāng)單片機各接口資源比較充裕時才可以選擇這種鍵盤。4.1.2 數(shù)碼管顯示電路圖4.2數(shù)碼管顯示電路電路可

13、以清通過數(shù)碼管顯示晰直觀的顯現(xiàn)出個選手的得分情況，且結(jié)構(gòu)簡單易使用軟件對其編程，數(shù)碼管功率小消耗低，抗干擾能力強。由p0.0-p0.7對其顯示數(shù)碼進行編程控制，由三極管控制各選手的記分板的工作與鎖存狀態(tài)，簡單易操作。4.1.3 外部時鐘脈沖電源電路圖4.3外部時鐘脈沖電源電路由晶振和電容，vcc構(gòu)成簡單的外部脈沖電源電路，此電路結(jié)構(gòu)簡單便于控制，且輸出脈沖穩(wěn)定，并將rst引腳與電路相連防止單片機突然斷電時rom地址中的內(nèi)容的丟失也可增加了復(fù)位的功能。4.1.4 四位電路搶答器圖4.4四位電路搶答器當(dāng)主持人按下?lián)尨鸢存I時，選手開始搶答，并有LED燈顯示選手是否搶答成功，在強大成功回答搶答則有開始

14、進入加減法計分電路，顯示選手分數(shù)，若搶答后未在規(guī)定時間內(nèi)回答則報警燈亮，提示強大時間超時。圖4.5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.1.5 PCB設(shè)計圖4.6 PCB電路設(shè)計在連接原理圖的同時把元器件的封裝做好，最后轉(zhuǎn)化成PCB，再通過自動布線或者手動連線，確保各線之間無交接的地方。4.2.軟件設(shè)計4.2.1軟件仿真如上圖，此電路主要實現(xiàn)選手的搶答。接通電源后，當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，定時器設(shè)定時間，主持人將搶答按鈕按下允許搶答，選手開始搶答，在規(guī)定時間內(nèi)完成搶答，優(yōu)先判斷，使用LED燈顯示選手搶答。圖4.7搶電答路4.2.1.1 單片機外部脈沖電路圖4.8外部脈沖電路單片機外部脈沖電

15、路由兩個30pf的電容和一個晶振組成，通過晶振的周期信號作為時鐘脈沖，在rst處接電源，保障單片機突然斷電時不會丟失在ROM中存儲的數(shù)據(jù)信息。4.2.1.2 選手搶答開關(guān)電路圖4.9選手搶答開關(guān)電路由裁判按下開關(guān)k1允許選手開始搶答，并在選手搶答成功后，各選手相對應(yīng)的LED燈亮，顯示某一選手搶答成功，然后定時器開始計時，若未在規(guī)定時間搶答完畢，報警燈亮。4.2.1.3 數(shù)碼管電路圖4.10數(shù)碼管電路數(shù)碼管的左下班引腳與p0.0-p0.7相連，并通過軟件譯碼功能，最終顯示各選手得分。右下引腳與三極管相連，通過控制三極管的導(dǎo)通電壓顯示相應(yīng)對手的分數(shù)4.2.1.4 加法記分電路圖4.11加法記分電路

16、在選手搶答成功后，三極管接通，搶答成功選手的相應(yīng)記分數(shù)碼管亮，在回答正確后，通過按鍵k6實現(xiàn)給p2.5一個低電平，有軟件控制實現(xiàn)加法運算。4.2.1.5 減法記分電路圖4.12減法記分電路在選手搶答成功后，三極管接通，搶答成功選手的相應(yīng)記分數(shù)碼管亮，在回答錯誤后，通過按鍵k7實現(xiàn)給p2.6一個低電平，有軟件控制實現(xiàn)減法運算。4.2.1.6 延時報警電路圖4.13延時報警電路若選手在搶答成功后沒有在規(guī)定時間內(nèi)對搶答的問題作出回答，在定時器的循環(huán)次數(shù)達到二十次時，由軟件控制報警燈亮，提示選手回答超時。軟件程序設(shè)計本設(shè)計搶答器的程序采用的是C程序設(shè)計，C語言的顯著特點是用二進制來編寫程序，程序各個部

17、分除了必要的信息交流之外相互獨立，這種結(jié)構(gòu)方式可使程序?qū)游銮逦阌谑褂?，維護以及調(diào)試。C語言以函數(shù)的形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)，條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化，雖然C語言是強類型語言，但它的語法比較靈活，允許程序編寫有較大的靈活度。本次課程設(shè)計的主程序包括時鐘設(shè)計程序，定時器中斷子程序，數(shù)碼管顯示程序，按鍵控制程序。4.2.2.1 選手搶答按鍵程序設(shè)計void key()if(K1=0)/裁判按下?lián)尨鸢粹odelay(5); /延時防止按鍵抖動if(K1=0) /判斷裁判是否真的按下?lián)尨鸢粹owhile(!K1); /確保在k1按下時其他按鍵無法按下，防止

18、誤操作cp+;/循壞結(jié)束后級k1松開后，cp增加一次 if(cp!=0)if(K2=0)/k2選手搶到了delay(5);if(K2=0)while(!K2);/在k2按下時不能進行其他按鍵操作 anjian1=1;/anjian1為搶答成功選手代碼L1=0;/k2選手的LED燈亮LL=1; TRO=1; /打開定時器0while(K6&K7&K8);/允許適應(yīng)加減法和清零操作按鈕4.2.2.2 按鍵加減法記分器程序設(shè)計if(anjian1=1) /選手1回答完畢if(K6=0) /如果正確按下加分按鈕delay(5); /延時防止按鍵誤操作if(K6=0) /檢測減法按鍵是否

19、被按下while(!K6); /按下后禁止其他按鈕按下aa+; /分數(shù)每次加一if(aa=10) /如果加法加了10次aa=0; /數(shù)值重置為0if(K7=0) /如果按下了減法按鍵delay(5); /延遲if(K7=0) /檢測減法是否真的按下while(!K7); /減法按下后禁止按下其他按鍵aa-; /分數(shù)每次減一if(aa=-1) /如果分數(shù)減到-1aa=9; / 分數(shù)重置為94.2.2.3 延時程序設(shè)計void delay(uint z) uint x,y; /定義變量x,y for(x=z;x>0;x-)/如果x>0,x遞減for(y=110;y>0;y-);

20、/如果y>0,y遞減4.2.2.4 清零程序設(shè)計else anjian1=0; /如果沒有人按下則anjian1為0if(K8=0)/如果按下清零建k8delay(5);/延時if(K8=0)/檢測k8是否按下cp=0;anjian1=0; /令anjian1為L1=L2=L3=L4=1;/一二三四號選手的等全滅TR0=0;/關(guān)閉定時器0LL=0;/設(shè)定LL為0LED=1;/報警LED燈亮4.2.2.5 數(shù)碼管程序設(shè)計void SMG_Display()P0=0xff; /自動檢測數(shù)碼管W1=1; /1號選手記分板亮W2=0; /2號選手記分板不亮W3=0;W4=0;delay(1);

21、/延遲P0=tempaa; /調(diào)用temp函數(shù)組，指示數(shù)碼管的數(shù)碼顯示delay(2); /延時4.2.2.6 定時器程序設(shè)計void Init_interrupt() TMOD=0x11; /定義定時器1和定時器0的功能和工作方式TH0=(65536-50000)/256;/定義定時器0的時間范圍 TL0=(65536-50000)%256; /定義定時器0的時間范圍TH1=(65536-50000)/256; /定義定時器1的時間范圍TL1=(65536-50000)%256; /定義定時器1的時間范圍EA=1; /允許CPU中斷ET0=1; /允許定時器0中斷TR0=1; /打開定時器0

22、ET1=1; /允許定時器1中斷TR1=1; /打開定時器1總結(jié) 通過這次的課程設(shè)計作品的制作讓我對單片機的理論有了更加深入的了解，同時在具體的制作過程中我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在書本上的知識與實際的應(yīng)用存在著不小的差距，書本上的知識很多都是理想化后的結(jié)論，忽略了很多實際的因素，或者涉及的不全面，可在實際的應(yīng)用時這些是不能被忽略的，我們不得不考慮這方的問題，這讓我們無法根據(jù)書上的理論就輕易得到預(yù)想中的結(jié)果，有時結(jié)果甚至很差別很大。通過這次實踐使我更深刻的體會到了理論聯(lián)系實際的重要性，我們在今后的學(xué)習(xí)工作中會更加的注重實際，避免稱為只會紙上談兵的趙括。課程設(shè)計貢獻排序:這次課程設(shè)計從最初的規(guī)劃到后來

23、的理論設(shè)計到最后的具體制作都是我們兩共同完成的，實在無法區(qū)分貢獻排序。各取50%吧。課程改革建議:我們強烈建議將這門課程的理論學(xué)習(xí)和實驗部分合并成一門，以避免想我們這種情況的再次發(fā)生。此次的設(shè)計其實也是我們所學(xué)知識的一次綜合應(yīng)用，讓我深深的認識到了學(xué)習(xí)單片機的作用，它我們專業(yè)中有著極大的作用，成品的電路也方便簡單易于更改 ，但它的使用要求我們與之前的C語言的學(xué)習(xí)相結(jié)合起來，綜合運用，學(xué)號對知識的靈活運用。參考文獻1 童詩白、華成英，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)M.北京：高等教育出版社，2006.2 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.3 古良玲，電路仿真與電路板設(shè)

24、計項目化教程（基于Multisim與Protel）M.北京:機械工業(yè)出版社，2014.4 霍德福，實用數(shù)字電路手冊-（TTL CMOS）M,北京：中國標(biāo)準出版社，2013.附錄附錄一、原理電路圖附錄二、PCB電路圖附錄三、C語言程序清單#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit W1=P10; sbit W2=P11; sbit W3=P12; sbit W4=P13; sbit K1=P20; sbit K2=P21; sbit K3=P22;sbit K4=P23;sbit

25、K5=P24; sbit K6=P25;sbit K7=P26;sbit K8=P27;sbit L1=P14;sbit L2=P15;sbit L3=P16;sbit L4=P17;sbit LED=P30;uchar temp=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;uchar table=0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;uchar zdnum=0,zdnum1=0,zdnum2=0,zdnum3=0;uchar aa=0;bb=0;cc=0;dd=0,cp=0;uchar

26、 anjian1=0;uchar LL=0;void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void key()if(K1=0)delay(5);if(K1=0)while(!K1);cp+; if(cp!=0)if(K2=0)delay(5);if(K2=0)while(!K2); anjian1=1;L1=0;LL=1; TR0=1;while(K6&K7&K8);if(K3=0)delay(5);if(K3=0)while(!K3); anjian1=2;L2=0;TR0=1;LL=1

27、;while(K6&K7&K8); if(K4=0)delay(5);if(K4=0)while(!K4);anjian1=3;L3=0;TR0=1;LL=1;while(K6&K7&K8);if(K5=0)delay(5);if(K5=0)while(!K5);anjian1=4;L4=0;TR0=1;LL=1;while(K6&K7&K8);if(anjian1=1)if(K6=0)delay(5);if(K6=0)while(!K6);aa+;if(aa=10)aa=0;if(K7=0)delay(5);if(K7=0)while(!K7)

28、;aa-;if(aa=-1)aa=9;else if(anjian1=2)if(K6=0)delay(5);if(K6=0)while(!K6);bb+;if(bb=10)bb=0;if(K7=0)delay(5);if(K7=0)while(!K7);bb-;if(bb=-1)bb=9;else if(anjian1=3)if(K6=0)delay(5);if(K6=0)while(!K6);cc+;if(cc=10)cc=0;if(K7=0)delay(5);if(K7=0)while(!K7);cc-;if(cc=-1)cc=9;else if(anjian1=4)if(K6=0)delay(5);if(K6=0)while(!K6);dd+;if(dd=10)dd=0;