基于单片机的多位抢答器论文.doc

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六路抢答器设计任务书
摘要：此次设计提出了用AT89C51单片机为核心控制元件，晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在*TAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进展微调。C1,C2的典型值为30PF。
单片机在工作时,由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数,常用fosc表示。如时钟频率为12MHz,即fosc=12MHz,则时钟周期为1/12µs。
键盘扫描设计
键盘是人与微机系统打交道的主要设备。在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘。它们各有自己的特点，其中独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘与独立键盘有很大区别，首先在硬件电路上它要比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上比它要烦琐，但它在节省端口资源上有优势得多，因此它更适合于多按键电路。其次就是消除在按键过程中产生的
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“毛刺〞
现象。这里采用最常用的方法，即延时重复扫描法，延时法的原理为：因为“毛刺〞脉冲一般持续时间短，约为几ms，而我们按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里我们取10ms)后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键，否则无效
图2 键盘扫描电路
复位电路的设计
单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图4所示。在设计当中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位后的各状态可知存放器及存储器的值都恢复到了初始值,而前面的功能介绍中提到了倒计时时间的记忆功能,该功能的实现的前提条件就是不能对单片机进展硬件复位,所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。
图3：复位电路的设计

主 控 制 器
LED显示
扬声器
键盘显示
时钟频率
复位电路
图4 总体设计框图
3设计原理分析

该抢答器供6个的抢答比赛使用。每个选手的座位前安装一只抢答按钮开关。主持人的座位前安装一只复原按钮开关、一只蜂鸣器和一只抢答器工作状态指示灯。每当主持人口头发出允许抢答的号令之后，哪个队先按下座位上的按钮开关，数码管即显示该号数，同时封锁其他按钮开关的活动，蜂鸣器报警提示。以此表示抢答动作已经完成。在主持人确认后，按下复原按钮，状态指示灯重新点亮，为下一次的抢答作好准备。电路中的蜂鸣器是一只带有助音腔的压电陶瓷蜂鸣器，用于模拟发出报警声的功率放大器和喇叭。
在抢答竞赛或呼叫时，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的存放器工作，并识别、记录第一个，同时内部的定时器开场工作，记录有关时间并产生超时信号。在整个抢答器工作过程中，显示电路、语音电路等还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。抢答器的工作流程分为、系统复位、正常流程、违例流程等几局部。
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显示FFF
开场按下
开场
加一键按下
违规抢答
正常抢答
显示违规
显示抢答号并计时
减一键按下
调整抢答时间
答复时间
图5 总流程图
抢答器的工作过程
1、主持人按"抢答开场"键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时〔预设15s抢答时间〕，如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入答复倒计时〔预设10s抢答时间〕，不进展抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。
2、如倒计时期间，主持人想停顿倒计时可以随时按"停顿"按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"抢答开场"进入下次抢答计时。
3、如果主持人未按"抢答开场"键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下"停顿" 键为止。