8路声光抢答器设计

1、一、单片机抢答器的背景单片机的使用领域十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航 系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代 的功效，常在产品名称前冠以形容词 - “智能型”。本文介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。系统工 作原理本系统采用 89S51 单片机作为核心。控制系统的四个模块分别为：存 储模块、显示模块、语音模块、抢答开关模块。该抢答器系统通过开关电路 四个按键输入抢答信号， 利用一个数码管来完成显示功能。工作时，用按键 通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理， 输出控制信号，单片 机控制的智能抢答器设计。随着我国经济和文化事业的

2、发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞 争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等 , 因此出现了抢答器。抢答器 一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别 是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核 心的新型智能的抢答器，在保留原始抢答器的基本功能的同时又增加了数码 管显示电路实现了其它功能。抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于 各种知识竞赛、文艺活动等场合。二、设计步骤1. 设计要求（1）应用MCS-51单片机设计8路声光抢答器电路；（ 2）设计一个 8 路抢答器，要求有声光提示，声音响 1 秒，灯光可亮到 主持人操作为止；3）硬件设计根

3、据设计的任务选定合适的单片机， 根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程;(4) 软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；(5) 原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件 绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。2. 整体设计方案本文以AT89C51单片机为核心设计的八路抢答器方案是：该抢答器能根据不同的八个不同按键输入抢答器输入信号，经过单片机的控制处理并产生 与按键相对应路数的输出信号，最后通过LED数码管显示相应的路数，同时单片机发光二极管亮起表示有人抢答成功。该抢答器

4、系统整体方案如图1所示。LED发光二极图1整体设计方案3. 硬件系统设计39383736353433322122232425262728402010113029根据系统框图和设计方案本文硬件电路主要分为三个部分：第一部分按键和上拉电阻组成的输入模块，第二部分为以AT89C51单片机为核心的控制模块，第三部分为由LED数码管和发光二极管组成的显示模块。主控制器模块：采用STC89C5单片机控制抢答器显示模块：数码管显示。电源方案的选择：采用9V电池供电。456抢答器键盘模块：独立式键盘。P1（1）12数码管译码显示电路P1234567890121!167190PORTJED显示器，实现七段数码管

5、的显示三位十六进制数。来进行倒计时，即 VG PPPPPPPPPPPPPPV GVG PP fPPPPPPpP G D eP来限制抢答的时间。PR4数码管的接法不同可分为共阴级接法和共阳级接法两种。P21602J3EN_160212345678$° 123456DVCCDDIGIVCCMR11丄Q1DQ2DQ3"DQ4DQ5DQ6DQ7丿DQ810K4K72855085508550BP00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27VCCGNDP30P31MP4P3MP3P24K7x8LVCC(2)R1K73DS2D1 11D2

6、 7D3 4D4 2D5 1D6 10D7 5D8 3f g DP4K7HDSP-B04EL LED4K78550LED1 LED2 LED3 LED4音响电路P37P36P35P34P33P32P31P30P27P26P25P24P23P22P21P20BEEP1蜂鸣器疋8550855085504K74K7DR44K7DR84K78550DS112W8D1119W7D278W6D346W5D42D51D610D75D83abcdef g DPA1DIG1DIG2 DIG3DIG4 A2口 m 匸 A3 一A1DIG4 A2A3DIG1DIG2 DIG3F 三 t- A49W38W26W112

7、 W4HDSP-B04E图2数码管译码显示电路D1LED5 LED6 LED7 LED8D3D4D5D6DR9D7D8DR10DR11DR12DR13DR14DR15DR16P00P01P02P03P04P05P06P07JP1LVCCDVCCPVCC2PVCC1HEADER 4X2_4_DR16种一体化结构的电子讯响器，采用直流8电压供电，广泛应用于计算机、勺印0、复印机'报警器、电子玩具、汽车电子设备、EU1电话机、定时P33104K11 器等电子产A品中作发声器件，其图形如图K122-8所示。K13VCCVCCVCCVCCK14CVR0K7CCVLL 4A1WPA2 SCLVSS

8、 SDA24C08P25P26SW-PB4SW-PB4SW-PB4SW-PB4P34K21K22K23K24SW-PB4SW-PB4SW-PB4SW-PB4RTCTVCCTC1GNDOSC32 OUT104TU1TX1OSC32 IN32KTVCC1VCC2VCC18BATOSC32 IN2X1SCLK7P22OSC32 OUT3X2I/O6P23GND45P24K31K32K33K34P35SW-PB4SW-PB4SW-PB4SW-PB4P36K41K42SW-PB4SW-PB4K43K44SW-PB4SW-PB4P37P21P202 TVCCEVCCJP213572468BEEPDS1VC

9、CVCCHEADER 4X2OSC32 IN 2OSC32 OUT3GND 4P22P23SW-PB4P24XCC2 VCCK76X2I/O_GND RSTP32K1P3DS1302图3音响电路SW-PB4SDS18B20VCCDSR14K7DS1DSU1321DS18B20(3)按键控制电路在一些按键控制电路中，人机接口通常是LED显示器和小型按键。常见的 工作方式有两种：一是直接使用系统中的 CPU对显示器进行动态显示和键盘 检测；二是专用的显示、键盘芯片。但这两种方式存在着不能及时响应、价 格较高等缺点。介绍了一种性价比高的显示/键盘电路的结构及工作原理。以 ATMEL89S5系列单片机

10、为核心构成的显示/键盘电路，它具有功能强、价格低 廉等特点。按键可直接连接到AT89S51的P1 口，这样其电路结构最为简单，工作时 可使用中断方式，但使用AT89S51在不用扫描方式时最多只可以有 8个按键， 此次设计抢答器利用P1.0P1.3作为输入，由四个按键来控制单片机中的发 光二极管即P2.4P2.7端口，当在P1.0的按键按下则对应的P1.4发光二极 管亮，当在P1.1端口的按键按下则对应的P1.5的发光二极管亮；依次如此。CC1CLKI/ORST8765BATP22P23P24SW-PB4SW-PB4SW-PB4BU1BEEP图4按键控制电路SV-PB4 P37DS S18B20

11、VCCVCC4.抢答器的DSU系统设计4K7DS（1）数码显示软件设计21DS18B20IR1100IU13IR38K 2JP3P32,1 IR38K2CON2IR 38KTitleSizeNumberA3Date:12-Jul-2010SheetFile:实习制作电制版bDraw n7初始化1T查看取段码1T段码送驱动显示子程序入口位码送译码器选通低位数码管显示缓冲区左移数字是否显示亮关显示图 5 数码显示软件流程2）音频输出软件设计(3)抢答器流程图输出音频脉冲低电平延时1r输出音频脉冲高电平1延时图6音频输出软件流程开始图7抢答器流程图(4)外部中断程序流程KO按下K3按下K2按下K1按

12、下外部中断0中断返回图8外部中断流程图5.主程序本次设计的主程序中包括时钟设计程序，定时器中断子程序，LED显示程序以及按键控制子程序，程序设计如下：#in clude<reg52.h> #defi ne uchar un sig ned char#define uint unsigned intsbit S1 = P1A0; /选手 1 抢答按键sbit LED1 = P2A0; /选手 1 抢答提示灯sbit S2 = P1A1; /选手 2 抢答按键sbit LED2 = P2A1; /选手 2 抢答提示灯sbit S3 = P1A2; /选手 3 抢答按键sbit LED3

13、 = P2A2; /选手 3 抢答提示灯sbit K1 = P1A3; /裁判宣布抢答开始按键sbit LED4 = P2A3; /已复位提示灯sbit D = P2A4; /蜂鸣器声音提示uchar t,c,x;LED=0xff,0xf9,0xa4,0xb0;void delay(uchar k) /延时语句 uchar i,j;for(i=0;i<k;i+)for(j=0;j<250;j+);void daojishi() /倒计时EA = 1;ET0 =1;TMOD = 0x01;TH0 = (65536-50000)/10;TL0 = (65536-50000)%10;TR

14、0 = 1;void xuanshouhao_xianshi(uchar x)P0=x;void main()uchar temp;while(1) x=1;LED4 = 0;D=1;LED1=1;LED2=1;LED3=1;xuanshouhao_xianshi(LED0);if(P1!=0) if(K1=0)temp=K1;LED4 = 1;while(1)if(temp=0)&&(S1=0) /temp=1;D = 0;delay(200);LED1 = 0;daojishi();xuanshouhao_xianshi(LED1);D = 1;if(temp=0)&

15、;&(S2=0) /temp=1;D = 0;delay(200);LED2 = 0;daojishi();第一位选手抢答成功第二位选手抢答成功xuanshouhao_xianshi(LED2);D = 1;if(temp=0)&&(S3=0) / 第三位选手抢答成功 temp=1D = 0;delay(200);LED3 = 0;daojishi();xuanshouhao_xianshi(LED3);D = 1; if(x=0) break;中断控制倒计时报警void time() interrupt 1 /t+;if(t=20)t=0;c+;if(c>=20

16、)D=D;if(c=30)c=0;D = 1;TR0=0;x=0;TH0 = (65536-50000)/10;TL0 = (65536-50000)%10;三、硬件电路图£7E7 1191 «i rKT一工匸PidRXD0=P3 TXZH1P3 ?匡。p3-m lPS * T0P5 5 T1P3_6JK 'RD1RSTEAGN2ATgL叮or<YP2.C ASP2 .L AF P3 MW ?2 3 A.11J*2 4 AJ2K SA 1372 S 414 F2 7-A15PU.JADC1 ADIAD2P0 4 A&lP'l 5-AD5 ?a.

17、s 4 pa adi图9硬件电路原理图t*ID I，芒立*LB00-ELL>*-1=1-* rh EW-3o鯉IgkK图10 PCB图rFml四、心得体会通过此次的抢答器的设计，让我重新拾起了以前所学习的电子知识，及 我觉得此次设计让我更加巩固了所学的知识并在设计的过程中学会了与时俱 进，克服了编程的枯燥感，让我受益匪浅。在学习单片机这门课程的时候， 我们应该好好笔记，课下好好的做练习题才能把 C 程序设计灵活的运用到单 片机程序的设计上在今后的学习过程中，应该多到图书馆看一些专业方面的书籍，以丰富自己的知识。也使我加深了对单片机及接口技术的理解和应用， 经过此次设计，我深刻明白了理论知识与社会实践相结合的道理，也得到了以前书本知识所不曾得到的知识，更加明白了如今信息时代电子技能知