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如何设计基于单片机的多功能8路抢答器

归档日期:08-11       文本归类:多功能光      文章编辑:爱尚语录

  ⑴ 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 ~ S7表示。

  ⑶ 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

  ⑷ 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)。当主持人启动开始键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。

  ⑸ 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的时间,并保持到主持人将系统清除为止。

  ⑹ 如果定时时间已到,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。

  ⑺ 采用“汇编语言”或“C语言”进行编程,编译系统可用WAVE或Keil C;

  ⑼ 用PROTEL软件画出系统原理图与印制板电路图展开我来答

  可选中1个或多个下面的关键词,搜索相关资料。也可直接点“搜索资料”搜索整个问题。

  本文介绍了一种采用数字电路制作的多功能数显抢答器,它主要采用了74系列的常用集成电路,它除了具有基本的抢答功能之外,还具有定时报警的功能,和数显的功能,当抢答开始后,系统会自动倒计时,并且时间是可以预设的,期间有人抢答的话系统会停止计时,如果期间没人抢答,系统会有短暂的报警,提示抢答结束。

  在电视和学校中我们会经常看到一些智力抢答的节目,如果要是让抢答者用举手等方法,主持人很容易误判,会造成抢答的不公平,比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。为了使这种不公平不发生,只有靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性。

  制作抢答器可以用好多的方法,可以用单片机来完成,它的功能强大制作简单,并且外围的元件也很少;也可以用PLC来实现,他的制作也是比较简单;还可以用我们学过的EDA技术来制作;最后也可以用数字电路来实现,它的原理比较简单,集成块的价格也比较便宜且很容易购买,与我们学完的〈〈数字电路〉〉联系紧密,能将我们所学知识用于实际,对巩固所学知识有重要意义,用了一些成型电路,如NE555标准秒脉冲电路等,使总体方案易于实现。

  定时抢答器的总体框图如图1所示,它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能,即开始抢答后,当选手按动抢答键时,能显示选手的编号,同时能封锁输入电路,禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。

  图1所示的定时抢答器的工作过程是:接通电源时,节目主持人将开关置于“清除”位置,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器灭灯,定时显示器显示设定的时间,当节目主持人宣布“抢答开始”,同时将控制开关拨到“开始”位置,扬声器给出声响提示,抢答器处于工作状态,定时器倒计时。当定时时间到,却没有选手抢答时,系统报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时,抢答器要完成以下四项工作:

  ①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号,并由锁存器进行锁存,然后由译码显示电路显示编号;

  ④控制电路要使定时器停止工作,时间显示器上显示剩余的抢答时间,并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕,主持人操作控制开关,使系统回复到禁止工作状态,以便进行下一轮抢答。

  此电路完成的功能如图2所示,当主持人宣布抢答开始的时候,按下开始按钮,此时电路进入抢答状态,选手的输入采用了扫描式的输入,之后把相应的信息送往单片机,再由单片机输出到显示输出电路中。此时有人第一按下相应的抢答按钮,经过单片机的控制选择,在八段显示器上显示相应的号码,并锁存,同时禁止其他按钮的输入。

  此电路的功能如图3所示,当主持人打开启动开关后,在设定时间TO 内,如果某组抢先按下抢答按钮,则驱动音效电路①发出声响,指示灯LI亮,并且在8段数码管显示器上显示出抢答成功的组号,此时电路实现互锁,其他组再按下抢答按钮为无效;

  如果在时间TO内,无人应答,则驱动音效电路②发出声响,指示灯L2亮,表示抢答者均放弃该题;

  在抢答成功后,主持人打开限时开关SW2,启动计时器,在设定的时间TI 内回答有效,当到达设定时间TI时,驱动音效电路③,指示灯L3亮,表示答题时间到。

  通过上面的方案比较,数字电路的制作方案比较容易实现,并且在原理方面也是比较简单,所以我选择采用第一种方案来完成抢答器电路。

  (3)抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,扬声器发出声响提示,并在七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

  (1)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)。当主持人启动开始键后,定时器进行减计时。

  (2)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的时间,并保持到主持人将系统清除为止。在这段(3)如果定时时间已到,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。

  抢答电路的功能有两个:一是能分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码器74148和DFF锁存器可以完成上述功能,其电路组成如图4所示。其工作原理是:当主持人控制开关处于“清除”位置时,RS触发器的端为低电平,输出端(4Q~1Q)全部为低电平。于是74LS48的 =0,显示器灭灯;74148的选通输入端 =0,74LS148处于工作状态,此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到“开始”位置时,优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态,即抢答器处于等待工作状态,等待输入端 7... 0输入信号,当有选手将键按下时(如按下S5),74LSl48的输出=010, =0,经RS锁存器后,CTR=l, =1,74LS279处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经74LS48译码后,显示器显示出“5”。此外,CTR=1,使74l48的端为高电平,74LSl48处于禁止工作状态,封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后,74LSl48的为高电平,但由于CTR维持高电平不变,所以74LSl48仍处于禁止工作状态,其它按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后,由主持人操作控制开关S,使抢答电路复位,以便进行下一轮抢答。

  原理及设计:该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图5所示。两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数,由节目主持人根据抢答题的难易程度,设定一次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置,如果要设置为30S,就可以在计数器的预置数控制端输入00110000。时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后,计数器开始减法计数工作,并将时间显示在共阴极七段数码显示管上,当有人抢答时,停止计数并显示此时的倒计时时间;如果没有人抢答,且倒计时时间到时,输出低电平到时序控制电路,控制报警电路报警,同时以后选手抢答无效。具体电路如图5所示。

  ,结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本,我们选择的电阻值为R1=15K,R2=68K,C=10uF,代入到上式中即得,即秒脉冲。

  采用555定时器和三极管构成的报警电路如图6所示。其中555构成多谐振荡器,振荡频率

  其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号,当PR为高电平时,多谐振荡器工作,当PR为低电平的时候,电路停振。

  与门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止,门G2的作用是控制74LS148的输入使能端(即图二中的5端)。图7的工作原理是:主持人控制开关从清除位置拨到开始位置时,来自于图2中的74LS279的输出 1Q,即CTR=0,经G3反相,输出为1,则NE555产生的时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端,定时电路进行递减计时。同时,在定时时间未到时,则定时到信号为 1,门G2的输出 =0,使 74LS148处于正常工作状态。当选手在定时时间内按动抢答按键时,CTR=1,经G3反相,输出为0,封锁 CP信号,定时器处于保持工作状态;同时,门G2的输出 =1,74LS148处于禁止工作状态。当定时时间到时,则定时到信号为0,/ST=1,74LS148处于禁止工作状态,禁止选手进行抢答。同时,门G1处于关门状态,封锁时钟CP信号,使定时电路保持00状态不变,此次抢答结束。

  集成单稳态触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间(其功能表见表2),具体原理如下:主要由555时钟电路(用于控制报警声音频率)、蜂鸣器即相关的延时电路和控制电路组成。单稳态触发器74121通过信号/Ys、BO2、S控制报警与否和报警时间,555时钟电路产生脉冲时钟。在规定的时间有人抢答时,/Ys由1跳变到0,74121有状态2,即Q输出暂态高电平,蜂鸣器连续发声报警,持续时间为 =2.15秒;如果在规定时间内无人抢答,BO2由1跳变到0,74121有状态1,Q输出暂态高电平,蜂鸣器连续发声报警持续时间为

  结合图6所示报警电路,分析 计算如下: 。取C=100uF, R=25K,。有=2.15秒。(原理图见图8)

  电源电路采用三端集成线CV,因为它的外围电路比较简单,并且工作比较稳定,很适合74系列的集成块。它的稳压精度为2%,工作电流1.5A,封装为TO-220(A),工作温度也很不错,并且具有过温保护和短路保护,最大输入电压为35V,能对电路的长时间工作有很大的保障。(具体电路见图9)

  毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。

  第一,接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端,选择恰当的、感兴趣的题目,这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路,这开始的第一步是具有决定意义的,第一步迈向何方,需要慎重考虑。否则,就可能走许多弯路、费许多周折,甚至南辕北辙,难以到达目的地。因此,选;题时一定要考虑好了。

  第二,题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作,好的开端就相当于成功了一半,到图书馆、书店、资料室去虽说是比较原始的方式,但也有可取之处的。总之,不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的,要一一记录下来以备后用。

  第三,通过上面的过程,已经积累了不少资料,对所选的题目也大概有了一些了解,这一步就是在这样一个基础上,综合已有的资料来更透彻的分析题目。

  第四,有了研究方向,就应该动手实现了。其实以前的三步都是为这一步作的铺垫。

  通过这次设计,我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识,对以前学的数字电路又有了一定的新认识,温习了以前学的知识,就像人们常说的温故而知新嘛,但在设计的过程中,遇到了很多的问题,有一些知识都已经不太清楚了,但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。

  在此要感谢我的指导老师,感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。

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