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單片機(jī)四路搶答器課程設(shè)計(jì)報(bào)告 含完整源碼

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ID:161768 發(fā)表于 2017-8-15 02:58 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
課程設(shè)計(jì)報(bào)告
課程名稱電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)
學(xué)院(部)
專    業(yè)      
班    級(jí)      
指導(dǎo)教師   
題    目     四路搶答器
組    員   

目錄
設(shè)計(jì)要求2
方案討論2
系統(tǒng)軟件仿真3
系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)7
心得體會(huì)10
6.仿真代碼11
附錄17


  • 設(shè)計(jì)要求
四路搶答器
設(shè)計(jì)要求：搶答器整個(gè)系統(tǒng)可分為三個(gè)主要模塊：搶答鑒別模塊、計(jì)分模塊、答題倒計(jì)時(shí)模塊。即當(dāng)搶答開(kāi)始后，選手搶答按動(dòng)按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼，同時(shí)用數(shù)碼管把選手的編碼顯示出來(lái)，對(duì)應(yīng)加分模塊的發(fā)光二極管也會(huì)發(fā)光。當(dāng)有選手搶答成功后，30秒答題倒計(jì)時(shí)開(kāi)始跑秒，若選手在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)答對(duì)題，主持人按下S6給相應(yīng)的選手加一分并且按下S5，系統(tǒng)清零。

  • 方案論述

方案：對(duì)于仿真，我們是將整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)主要模塊：搶答鑒別模塊AIM；搶答計(jì)時(shí)模塊ATM；搶答計(jì)分模塊ASM。整個(gè)系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示。三個(gè)模塊，選手搶答，然后倒計(jì)時(shí)開(kāi)始，答完主持人加分（答對(duì)）。


I．本搶答器最多可提供4名參賽選手使用，編號(hào)為1~4號(hào)，各隊(duì)分別用一個(gè)按鈕（S1~S4）控制，并設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清零和搶答控制開(kāi)關(guān)S5，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。

II．搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存數(shù)據(jù)用發(fā)光二極管指示燈顯示出來(lái)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出間歇式聲響，主持人清零后，聲音提示停止。

III.搶答先后的分辨率為1ms。

IV.開(kāi)關(guān)S5作為清零及搶答控制開(kāi)關(guān)（有主持人控制），當(dāng)開(kāi)關(guān)S5被按下時(shí)，搶答電路清零，松開(kāi)后則允許搶答，輸入搶答信號(hào)由搶答按鈕的S1~S4實(shí)現(xiàn)。

V.有搶答信號(hào)輸入時(shí)，有數(shù)碼管顯示出相應(yīng)組別的號(hào)碼。此時(shí)再按其他任何一個(gè)搶答開(kāi)關(guān)均無(wú)效，指示燈依舊保持第一個(gè)開(kāi)關(guān)按下時(shí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)不變。

VI.能完成由主持人控制的30秒倒計(jì)時(shí)，有搶答信號(hào)輸入后計(jì)時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。

VII．能完成定時(shí)器復(fù)位，啟動(dòng)，暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)。

VIII．能完成對(duì)每個(gè)選手搶答次數(shù)的記錄，并可復(fù)位。


  • 系統(tǒng)軟件仿真

仿真電路組成:




(1)完整電路：


(2)搶答電路：


電路組成：

該電路由四個(gè)D觸發(fā)器、與非門及脈沖觸發(fā)電路等組成。。其中S1，S2，S3、S4為搶答人按鈕，S5為主持人復(fù)位。74LS175為四D觸發(fā)器。


電路測(cè)試：

①無(wú)人搶答時(shí)，S1～S2均未被按下，1D～4D均為低電平，Q1～Q2為低電平，7段數(shù)碼管顯示數(shù)值為0.

②當(dāng) 主持人宣布“搶答開(kāi)始”后，答題者立即按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)，產(chǎn)生輸入信號(hào)，電路就可以工作了。例如，S1開(kāi)關(guān)被按下，輸入為D4D2D1=001，輸出Q4Q2Q1=D3D2D1（7段數(shù)碼管的輸入，且D4=＝0）＝001，數(shù)碼管顯示為1。Q4非Q2非Q1非和時(shí)鐘脈沖通過(guò)一個(gè)與門形成上升沿信號(hào)作為74LS175的CLK端的輸入，因?yàn)?4LS175是下降沿觸發(fā)，故除按下復(fù)位鍵之外不論什么按鍵都將不會(huì)發(fā)生電路狀態(tài)的變化，即輸入鎖存，實(shí)現(xiàn)了搶答功能。

③若要清除，當(dāng)主持人按下S5復(fù)位鍵完成，為下一次搶答做好準(zhǔn)備。

(3)搶答計(jì)時(shí)模塊：


電路組成：由兩片74LS192同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、7段數(shù)碼管、時(shí)鐘脈沖以及相應(yīng)邏輯門（3個(gè)或非門、與門、非門）構(gòu)成。

電路測(cè)試：

①無(wú)人搶答時(shí)，預(yù)置輸入控制端輸入為0，復(fù)位輸入端為1，異步預(yù)置，十位片DCBA＝0011，個(gè)位片 DCBA＝0000，數(shù)碼館管顯示30。

②答題者搶答時(shí)，開(kāi)關(guān)接通，個(gè)位片工作模式為減計(jì)數(shù)，在數(shù)碼管顯示，當(dāng)執(zhí)行到輸出QDQCQBQA＝0000時(shí)，此時(shí)由于個(gè)位片的借位輸出端BO與十位片的DOWN相連，十位片減計(jì)數(shù)一次，相應(yīng)數(shù)碼管數(shù)值減1，也即每當(dāng)個(gè)位片的數(shù)碼管從9—0時(shí)，十位片才做一次減計(jì)數(shù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了30秒倒計(jì)時(shí)。

③當(dāng)數(shù)碼館顯示00時(shí)或者答題者回答正確加分后，主持人按下復(fù)位鍵S5，74LS192的預(yù)置輸入端為0，復(fù)位輸入端為1，可實(shí)現(xiàn)異步置數(shù)，數(shù)碼管顯示30，為下一輪的搶答做準(zhǔn)備。


(4)計(jì)分模塊：




電路組成：

由四片74LS160、4個(gè)反相器、4個(gè)LED燈，4個(gè)7段數(shù)碼管組成。

電路測(cè)試：

①無(wú)人搶答時(shí)，數(shù)碼管全部顯示為0，LED熄滅狀態(tài)。

②搶答成功后并且在規(guī)定時(shí)間答對(duì)后，主持人按下S6加分鍵，通過(guò)74LS138譯碼器實(shí)現(xiàn)片選，選中的數(shù)碼管工作模式為計(jì)數(shù)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的選手的數(shù)碼管的值就會(huì)顯示加1。

③主持人按下復(fù)位鍵S5的時(shí)候，因?yàn)?4LS160的工作模式是保持不變，所以計(jì)分的數(shù)保持不變。


四、系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是由51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的�；�STC51開(kāi)發(fā)板，用keil軟件編寫C語(yǔ)言程序代碼實(shí)現(xiàn)其功能。              由于數(shù)碼管數(shù)量有限，所以用四個(gè)LED小燈來(lái)分別代表四位選手，前面四個(gè)數(shù)碼管依次顯示四位選手的分?jǐn)?shù)，最后兩個(gè)數(shù)碼管顯示30秒倒計(jì)時(shí)，調(diào)試過(guò)程：下載程序，開(kāi)發(fā)板上電之后，數(shù)碼管顯示000030①      按下第一行第一個(gè)按鍵，第一個(gè)LED小燈亮，倒計(jì)時(shí)開(kāi)始；按下第四行第一個(gè)按鍵，第一個(gè)數(shù)碼管加1，其他顯示為0；按下第四行第二個(gè)按鍵，LED熄滅，倒計(jì)時(shí)恢復(fù)為30，加分不變。②      每次按下相應(yīng)的按鍵，對(duì)應(yīng)的小燈會(huì)分別亮，且每次只亮一個(gè)小燈。


51單片機(jī)最小系統(tǒng)

6位共陽(yáng)極數(shù)碼管

程序?qū)崿F(xiàn)：

第一位選手搶答成功并加分：
第二位選手搶答成功并加分：
第三位選手搶答成功并加分：

第四位選手搶答成功并加分：
五、心得體會(huì)這是第一次課設(shè)，還是遇到了很多的問(wèn)題，從分析題目要求到軟件仿真再到硬件實(shí)現(xiàn)，花費(fèi)了很多的精力，但是也收獲了很多。在使用Multism時(shí)，①    許多元器件的英文不知道，不能很輕松的從元器件庫(kù)里選出正確的器件；②    一些元器件參數(shù)的選擇并不是隨意選定的，需要計(jì)算和參考課本或者網(wǎng)上的經(jīng)驗(yàn)分享；③    也學(xué)到了通過(guò)二極管單向?qū)ǖ男再|(zhì)和D觸發(fā)器以及7段數(shù)碼管可以實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制的計(jì)數(shù)，大大簡(jiǎn)化了電路。

6、仿真代碼

51單片機(jī)仿真①     因?yàn)椴](méi)有單片機(jī)基礎(chǔ)，所以是邊自學(xué)單片機(jī)邊研究分析別人的程序；②     關(guān)于程序中的中斷，定時(shí)，數(shù)碼管顯示，以及消除按鍵抖動(dòng)等都是反復(fù)練習(xí)和調(diào)試才慢慢熟練的。

  • 附錄

部分芯片的管腳圖以及功能：


74LS192:


74LS160：


單片機(jī)源程序如下:
  1. #include<reg52.h>
  2. #define uint unsigned int
  3. #define uchar unsigned char
  4. sbit dula=P2^6;
  5. sbit wela=P2^7;
  6. sbit D1=P1^0;
  7. sbit D2=P1^1;
  8. sbit D3=P1^2;
  9. sbit D4=P1^3;
  10. sbit beep=P2^3;
  11. uchar code table[]={
  12. 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
  13. 0x66,0x6d,0x7d,0x07,
  14. 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
  15. 0x39,0x5e,0x79,0x71,0};
  16. uchar key,temp,daojishi=0x1e,x1=0,x2=0,x3=0,x4=0;
  17. bit begin,end,clear;
  18. unsigned int pp,qq;
  19. uchar a0=0;b0=0;c0=0;d0=0;e0=0;f0=3;
  20. void delay(uint z)
  21. {
  22.               uint x,y;
  23.               for(x=z;x>0;x--)
  24.                             for(y=110;y>0;y--);
  25. }

  27. void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d,uchar e,uchar f)
  28. {
  29.    dula=1;
  30.    P0=table[a];
  31.    dula=0;
  32.    wela=1;
  33.    P0=0xfe;
  34.    wela=0;
  35.    delay(5);
  36. /////////////   
  37.    dula=1;
  38.    P0=table[b];
  39.    dula=0;
  40.    wela=1;
  41.    P0=0xfd;
  42.    wela=0;
  43.    delay(5);
  44. /////////////////
  45.    dula=1;
  46.    P0=table[c];
  47.    dula=0;
  48.    wela=1;  
  49.    P0=0xfb;
  50.    wela=0;
  51.    delay(5);
  52. /////////////
  53.    dula=1;
  54.    P0=table[d];
  55.    dula=0;
  56.    wela=1;  
  57.    P0=0xf7;
  58.    wela=0;
  59.    delay(5);
  60. // //////////////
  61.    dula=1;
  62.    P0=table[e];
  63.    dula=0;
  64.    wela=1;  
  65.    P0=0xef;
  66.    wela=0;
  67.    delay(5);
  68. /////////////
  69.    dula=1;
  70.    P0=table[f];
  71.    dula=0;
  72.    wela=1;  
  73.    P0=0xdf;
  74.    wela=0;
  75.    delay(5);
  76. }
  77. void keyscan()
  78. {
  79.               //P3^0口按下，矩陣第一行，P3^0            
  80.                             P3=0xfe;
  81.                             temp=P3;
  82.                             temp=temp&0xf0;//如果按下了，那么肯定就和0xf0不相等了
  83.                             while(temp!=0xf0)//有鍵按下了，此時(shí)為真，進(jìn)入循環(huán)
  84.                             {
  85.                                           delay(5);//延時(shí)后，消除抖動(dòng)；確認(rèn)確實(shí)是有開(kāi)關(guān)鍵按下了
  86.                                           temp=P3;//重新讓temp讀取P3口
  87.                                           temp=temp&0xf0;
  88.                                           D1=1;D2=1;D3=1;D4=1;
  89.                                           while(temp!=0xf0)
  90.                                           {
  91.                                                         temp=P3;//如果沒(méi)有這條語(yǔ)句，此時(shí)的temp值是與0xf0與完后的值。而下面case中是為了給對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管口顯示
  92.                                                         switch(temp)
  93.                                                         {
  94.                                                                       case 0xee:D1=0;key=1;x1++;      //0xee=11101110  看第一行的哪一列被按下去
  95.                                                                                     break;//檢測(cè)到是第一個(gè)按鍵被按下，就跳出這個(gè)while循環(huán)
  96.                                                                       case 0xde: D2=0; key=2;x2++; //11011110即第一行第二個(gè)按鍵按下之后顯示2；
  97.                                                                                     break;
  98.                                                                       case 0xbe:D3=0;key=3;x3++;
  99.                                                                                     break;
  100.                                                                       case 0x7e: D4=0;key=4; x4++;
  101.                                                                                     break;
  102.                                                         }
  103.                                                         //松手檢測(cè)
  104.                                                         while(temp!=0xf0)//檢測(cè)是否松手，如果松手兩者相等，while條件為假，不執(zhí)行。但是若是因?yàn)槎秳?dòng)，那么就讓temp重新與0xf0 AND
  105.                                                  {               
  106.                                                                       temp=P3;
  107.                                                                       temp=temp&0xf0;
  108.                                                                       beep=0;
  109.                                                         }
  110.                                                         beep=1;//按鍵按下發(fā)出響聲，松開(kāi)響聲停止
  111.                                           }
  112.                             }
  113.                             P3=0xf7;//第四行
  114.                             temp=P3;
  115.                             temp=temp&0xf0;            
  116.                             while(temp!=0xf0)
  117.                             {
  118.                                           delay(5);//確認(rèn)確實(shí)有鍵按下去了
  119.                                           temp=P3;
  120.                                           temp=temp&0xf0;
  121.                                           while(temp!=0xf0)
  122.                                           {
  123. ……………………

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