PIC制作報(bào)告之九路搶答器

1、-GuBngdong College of Industry & merce汽車電子綜合實(shí)踐制作報(bào)告題目:九路搶答器系 別：電氣自動(dòng)化系班 級(jí)：10汽車電子班學(xué)生名字：薛旭春學(xué) 號(hào)：1022105指導(dǎo)教師：才完成日期：2021-12-10摘 要本文論述了以為MCU-PIC單片機(jī)PIC16F877A 為控制核心，實(shí)現(xiàn)九路搶答的程序和硬件，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和文化實(shí)業(yè)的開展，在很多公開競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合要求有公正的競(jìng)爭(zhēng)裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競(jìng)賽等，因此出現(xiàn)了搶答器。最初的搶答器是由優(yōu)先權(quán)編碼器構(gòu)成的邏輯電路，其運(yùn)算速度慢，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比擬簡(jiǎn)單，特別是當(dāng)搶答路數(shù)很多時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來就

2、更加困難。因此，一種能夠表達(dá)競(jìng)賽的公開、公平、公正性的知識(shí)競(jìng)賽搶答器成為一種需求。目 錄引 言1第1章 緒論21.1 課題研究的相關(guān)背景21.2 選題的目的和意義21.3 課題研究容21.4 國(guó)外研究現(xiàn)狀31.5 搶答器目前存在的問題3第2章 搶答器的系統(tǒng)概述42.1 系統(tǒng)的主要功能42.2 系統(tǒng)需求分析52.3 搶答器的工作流程52.4 搶答器的工作過程62.5 搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成162.6 本章小結(jié)16第3章 搶答器的硬件設(shè)計(jì)173.1 硬件電路設(shè)計(jì)173.2 總體硬件原理圖173.3 時(shí)鐘頻率電路設(shè)計(jì)193.4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)193.5 顯示電路的設(shè)計(jì)203.5.1 顯示電路概述203.

3、5.2 七段LED數(shù)碼管的原理203.5.3 74LS164芯片介紹223.5.4 顯示電路整體設(shè)計(jì)233.6 開關(guān)鍵盤設(shè)計(jì)243.6.1 指撥開關(guān)253.6.2 按鍵開關(guān)253.7 發(fā)聲電路263.8 選手燈電路273.9 系統(tǒng)復(fù)位273.10 本章小結(jié)28第4章 軟件設(shè)計(jì)294.1 主程序構(gòu)造圖294.2 軟件任務(wù)分析294.3 程序流程圖304.4 主要程序分析314.5 本章小結(jié)36結(jié)論與展望37致 38參考文獻(xiàn)39附錄A 硬件電路圖40附錄B 一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文41附錄C 主要參考文獻(xiàn)題錄及摘要48附錄D 主要源程序49第1章 緒論1.1課題研究的相關(guān)背景 搶答器是一種應(yīng)用非

4、常廣泛的的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只由幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示識(shí)別出選手的編號(hào)，現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)和數(shù)字電路，并增加了許多新功能，如選手顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。本課題利用PIC16F877A單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和計(jì)數(shù)的原理，將軟件、硬件有機(jī)的結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)展計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間和選手。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(fā)聲提示。系統(tǒng)到達(dá)要求：在搶答中，只有開場(chǎng)搶答才有效，如果在開場(chǎng)搶答前搶答則無效；答復(fù)下列問

5、題時(shí)間可調(diào)；可以顯示是哪位選手有效搶答，正確搶答后有聲音提示；答復(fù)下列問題時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。1.2 選題的目的和意義通過這次設(shè)計(jì)，掌握PIC16F877A單片機(jī)的原理，了解簡(jiǎn)單多功能搶答器組成原理，初步掌握多功能搶答器的調(diào)試及測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。同時(shí)通過本課題實(shí)際與調(diào)試，穩(wěn)固已學(xué)的理論知識(shí)，建立單片機(jī)理論和實(shí)踐結(jié)合，了解多功能搶答器個(gè)單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電路。1.3 課題研究容本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)按鈕。主持人有開場(chǎng)和返回、復(fù)位鍵。在后臺(tái)主持人可以修改選手答復(fù)下

6、列問題的時(shí)間，系統(tǒng)默認(rèn)的答題時(shí)間為10s。通過加鍵和減鍵修改上述時(shí)間。主持人按鍵開場(chǎng)后，選手開場(chǎng)搶答位有效，數(shù)碼顯示屏顯示答復(fù)時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手編號(hào)，答題時(shí)間完畢時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)聲提示。通過研究并在設(shè)計(jì)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡(jiǎn)單，因?yàn)榇蠖鄶?shù)功能單元都通過程序設(shè)計(jì)在單片機(jī)部，第二，工作性能可靠，抗干擾能力由于目前搶答器。所以本研究是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性。1.4 國(guó)外研究現(xiàn)狀隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)的開展，在很多公開競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合要求有公正的競(jìng)爭(zhēng)裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競(jìng)賽等,因此出現(xiàn)了搶答器。但目前的所使用的搶答器有的電路復(fù)雜不便于制作，

7、可靠性低，實(shí)現(xiàn)起來很困難；有的則用一些專用的集成塊，而專用集成塊的購(gòu)置又很困難。為適應(yīng)高校等多代表團(tuán)隊(duì)單位的活動(dòng)需要而設(shè)計(jì)一個(gè)多功能搶答器，這種搶答器具有電路簡(jiǎn)單，元件普通，易于購(gòu)置等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了制作者制作困難和難于購(gòu)置的問題。在國(guó)外已經(jīng)開場(chǎng)普遍的應(yīng)用。1.5 搶答器目前存在的問題隨著改革開放事業(yè)的不斷深入，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)的手段多種多樣，搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器的使用頻率較低，且要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。作為一個(gè)單位假設(shè)專購(gòu)一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使搶答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影

8、響活動(dòng)的開展。而且目前多數(shù)搶答器存在三個(gè)缺乏之處：第一，現(xiàn)場(chǎng)線路連接復(fù)雜。因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場(chǎng)的不同位置，每個(gè)選手與控制臺(tái)之間要有長(zhǎng)長(zhǎng)的連線。選手越多，連線就越多越亂，這些連線不僅影響了現(xiàn)場(chǎng)的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場(chǎng)人員的走動(dòng)。第二，電路復(fù)雜。因?yàn)閱纹瑱C(jī)只完成處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其他功能如選手的識(shí)別、譯碼、計(jì)分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。采用單片機(jī)掃描技術(shù)識(shí)別選手搶按時(shí)，電路延時(shí)時(shí)間較大。第三，選手搶答成功，但沒有搶答被記錄的問題。第2章 搶答器的系統(tǒng)概述2.1 系統(tǒng)的主要功能本系統(tǒng)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的9路搶答器，包括9路搶答按

9、鈕、計(jì)時(shí)顯示、提示功能、開場(chǎng)與返回控制按鈕、時(shí)限設(shè)定、各種相關(guān)顯示控制功能等根據(jù)需要也可另設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能。參賽者系統(tǒng)，除享有搶答按鈕的權(quán)利功能外，還有人性化的提示功能和時(shí)間提示功能，和補(bǔ)答功能。系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如圖2-1所示。時(shí)鐘確認(rèn)、加一、減一按鍵輸入發(fā)聲電路3位七段數(shù)碼管顯示開場(chǎng)、返回按鍵輸入復(fù)位電路PIC16F877A單片機(jī)9路搶答按鍵輸入 圖2-1 主要功能模塊本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的9路搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕，一共有9個(gè)按鍵輸入，分別對(duì)應(yīng)9路選手的搶答按鍵。主持人有開場(chǎng)和返回鍵。在后臺(tái)主持人可以修改選手答題時(shí)間，系統(tǒng)默認(rèn)為10s。通過加鍵和減鍵修

10、改上述時(shí)間。主持人按鍵開場(chǎng)后，選手開場(chǎng)搶答位有效，數(shù)碼顯示屏顯示答復(fù)時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手編號(hào)，答題時(shí)間完畢時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)聲提示。單片機(jī)是整個(gè)搶答器的核心，部電路設(shè)計(jì)用匯編語(yǔ)言編寫。它完成了時(shí)間參數(shù)的設(shè)定，搶答選手的譯碼、保存、顯示、輸出及答題倒計(jì)時(shí)功能等。本設(shè)計(jì)中，有一個(gè)共陰的數(shù)碼管組，3個(gè)數(shù)碼管，其中兩個(gè)顯示時(shí)間，一個(gè)顯示搶答選手編號(hào)。主持人按下開場(chǎng)鍵后開場(chǎng)搶答。假設(shè)有選手搶答成功，則可以答題。數(shù)碼管顯示答題的倒計(jì)時(shí)，同時(shí)也顯示搶答成功選手的編號(hào)。假設(shè)在按開場(chǎng)鍵前搶答則無效，顯示紅燈叫。2.2 系統(tǒng)需求分析1. 在搶答中，只有開場(chǎng)后搶答才有效，如果開場(chǎng)搶答前搶答則為無效。2. 答復(fù)下列問題時(shí)間可調(diào)。

11、3. 可以顯示是哪位選手搶答成功，。4. 答復(fù)下列問題時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)手動(dòng)復(fù)位。5. 按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效。2.3 搶答器的工作流程搶答器的根本工作原理：在搶答競(jìng)賽時(shí)，有多個(gè)信號(hào)同時(shí)或不同時(shí)送入主電路中，搶答器部的存放器工作，并識(shí)別、記錄第一個(gè)，同時(shí)部定時(shí)器開場(chǎng)工作，記錄有關(guān)時(shí)間并產(chǎn)生超時(shí)信號(hào)。在整個(gè)搶答器工作過程中，顯示電路、聲音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號(hào)。搶答器工作流程如圖2-2所示。圖2-2 搶答器工作流程2.4 搶答器的工作過程 1.如果想調(diào)節(jié)答題時(shí)間，閉合"時(shí)間調(diào)節(jié)開關(guān)進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時(shí)會(huì)顯示在設(shè)定的答題時(shí)間值。2.主持人按&q

12、uot;搶答開場(chǎng)鍵，會(huì)有提示音，并立刻進(jìn)入搶答狀態(tài)，如果有選手搶答成功，會(huì)有提示音，并會(huì)顯示其編號(hào)并立刻進(jìn)入答復(fù)倒計(jì)時(shí)預(yù)設(shè)為10s，不在進(jìn)展搶答查詢，所以只有第一個(gè)搶答的選手有效。3.在倒計(jì)時(shí)完成前或倒計(jì)時(shí)完成后，如果主持人按下"返回鍵系統(tǒng)可以進(jìn)入下次搶答準(zhǔn)備，但此時(shí)須等待主持按下"搶答開場(chǎng)鍵才可有效搶答。4.如果主持人未按"搶答開場(chǎng)鍵，此時(shí)搶答是無效的，不會(huì)有任何反響?？偠灾?，本課題利用PIC16F877A單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)設(shè)計(jì)了搶答器，該搶答器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡(jiǎn)化了電路構(gòu)造、節(jié)約了本錢，是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)。向I/O口線，名稱為

13、P3.0P3.72.5 搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成在知識(shí)比賽中，特別是做搶答題目的時(shí)候，在搶答過程中，為了知道是哪一組或哪一位選手答題，必須設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中考視覺是很難判斷出那組先答題，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。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。本系統(tǒng)采用PIC16F877A單片機(jī)作為核心?？刂葡到y(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、聲音模塊、搶答開關(guān)模塊。該搶答器系統(tǒng)通過9個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；利用存儲(chǔ)程序來完成軟件設(shè)計(jì)；利用一個(gè)四位七段共陰數(shù)碼管和一個(gè)74LS164芯片來完成顯示功能。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)處理，輸出控制信號(hào)，控制3位七段共陰數(shù)碼管和喇叭工作。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過程。2.6 本章小結(jié)本章主要講述了搶答的工作原理和本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作流程。在說明工作原理的過程中，突出了電路的組成單元以及這些單元如何實(shí)現(xiàn)搶答功能。在說明系統(tǒng)流程時(shí)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的容，指出了參數(shù)設(shè)置的方法和意義。說明了如何進(jìn)展搶答控制，同時(shí)也根據(jù)本次