多路搶答器單片機

Ⅰ AT89S51單片機八路搶答器工作原理

基於MCS-51系列單片機AT89S51的八路搶答器

基於MCS-51系列單片機AT89S51的八路搶答器

前言

隨著現代電子電路的快速發展，以及電子行業對現有電子工程技術的不斷需求，特別是對實際操作實踐的電子人才的需求越來越多，所以加強學生動手能力、重視實踐應該是電子發展需求的必然趨向。實踐動手能力的培養是一種綜合能力，這種能力當然是在一定難度的前提下完成的，通過一定數量的實踐才能逐步形成的。因此在培養實踐能力的同時，要通過實踐來不斷的發現問題和解決問題的途徑和方法，從而提高實踐能力。

近年來，隨著單片機檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應用日趨成熟、應用領域日趨擴大，特別是工業測控、尖端武器和日用家電等領域更是因為有了單片機而生輝增色。單片機應用技術已成為一項新的工程應用技術。本次實習設計的題目為基於單片機的搶答器。

在本次的課程設計中我主要負責了該系統的印製電路板PCB的製作

一、方案論證

方案一:系統各部分採用中小規模集成數字電路，用機械開關按鈕作為控制開關，完成搶答輸入信號的觸發。該方案的特點是中小規模集成電路應用技術成熟，性能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能，但是由於系統功能要求較高，所以電路連接集成電路相對較多，而且過於復雜，並且製作過程工序比較煩瑣，使用不太方便。

方案二:該系統採用MCS-51系列單片機AT89S51作為控制核心，該系統可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現。由於用了單片機，使其技術比較成熟，應用起來方便、簡單並且單片機周圍的輔助電路也比較少，便於控制和實現。整個系統具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統進行功能的擴張和更改性。CS-51單片機特點如下：

1>可靠性好：單片機按照工業控制要求設計，抵抗工業雜訊干擾優於一般的CPU，程序指令和數據都可以燒寫在ROM許多信號通道都在同一晶元，因此可靠性高。

2>易擴充：單片機有一般電腦所必須的器件，如三態雙向匯流排，串並行的輸入及輸出引腳，可擴充為各種規模的微電腦系統

3>控制功能強：單片機指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。原理框圖如1-1所示;

圖1-1

方案比較及其選用依據，顯然方案二比方案一簡單的多，不但從性能上優於方案一，而且在使用上及其功能的實現上都較方案一簡潔，並且由於單片機具有優越的高集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。另外AT89S51單片機採用12MHz的晶振，提高了信號的測量精度，並且使該系統可以通過軟體改進來擴張功能。而方案一採用了中小規模集成電路，有其復雜的電路性能，從而可能會使信號的輸入輸出產生延時及不必要的誤差。依此依據選擇方案二比較適合。

二、原理分析

1.本電路採用單片機AT89C51作為控制晶元，單片機的P0口外接八個發光二極體，每個發光二極體分別作為八位選手的信號指示燈。並在各個外接電路上並接開關按鍵，按鍵另一端接地。發光二極體採用共陽極接法，由於P0口為高電平呈輸入狀態，當有按鍵按下時，P0口呈低電平與按鍵對應的發光二極體滿足點亮條件點亮。在程序編程上採用查詢，查詢P0口P0。0到P0。7的八個埠呈低電平，即查詢是哪個選手先按鍵，然後將選手號碼的位元組數據送至串列口輸出並在數碼管上顯現出來。

2.蜂鳴器是利用三極體處於開關狀態是的導通與截止工作，在三極體導通時蜂鳴器工作，三極體截止時蜂鳴器不工作。三極體採用8550PNP型基極接於P1。2口置其低電平時三極體導通，置其高電平時三極體截止。

3.數碼管採用共陽極七段顯示，其內部發光二極體為共陽極接高電平，當對應發光二極體一端為低電平時發光二極體點亮，顯示的數字或字元由送入的位元組數據控制，位元組數據的輸出採用串形口工作模式0，8位串列位元組數據的輸出通過RXD埠送出，TXD端用於送出同步移位脈沖，作為外接器件的同步移位信號。數據的發送是在TI=0的情況下，由一寫發送緩沖器的指令開始CPU執行完該指令，串列口即將8位數據從RXD端送出，同時TXD端發出同步移位脈沖。8位數據發送完畢後由硬體置位TI=1，通過查詢TI位來確定是否發送完一組數據，TI=1表示發送緩沖器已空，當要發送下一組數據時用軟體使TI清零，然後即可發送下一組數據。

4.軟體設計分析首先在程序的開始為選手設置了一段違規程序，該程序的作用是為了防止選手在主持人沒有按下搶答鍵時，有的選手已經提前搶答了，本次搶答為無效搶答，並有報警和記錄下該位選手的選號，做違規處理，如果選手超出了在規定的提前搶答次數，則該選手將被取消以後的搶答資格。如果在主持按下搶答鍵時再搶答，該次搶答被視為有效搶答，在主持按下回答問題的鍵時選手就可以在規定的時間內回答問題了

圖1-2

<1>選手查詢程序：

ORG0000H

START:CLRA

MOVA，#0FFH

MOVP0，A

LOP:JNBP2。4，LP

JNBP0。0，SA1

JNBP0。1，SA2

JNBP0。2，SA3

JNBP0。3，SA4

JNBP0。4，SA5

JNBP0。5，SA6

JNBP0。6，SA7

JNBP0。7，SA8

SJMPLOP

SA1:AJMPSB1

SA2:AJMPSB2

SA3:AJMPSB3

SA4:AJMPSB4

SA5:AJMPSB5

SA6:AJMPSB6

SA7:AJMPSB7

SA8:AJMPSB8

LP:MOVR0，#9

LOP1:LCALLLED

LCALLDEL

JNBP0。0，SIP1

JNBP0。1，SIP2

JNBP0。2，SIP3

JNBP0。3，SIP4

JNBP0。4，SIP5

JNBP0。5，SIP6

JNBP0。6，SIP7

JNBP0。7，SIP8

DECR0

CJNER0，#0，LOP1

MOVR0，#0

LCALLLED

LCALLDEL

SJMPLOP

SIP1:AJMPDIP1

SIP2:AJMPDIP2

SIP3:AJMPDIP3

SIP4:AJMPDIP4

SIP5:AJMPDIP5

SIP6:AJMPDIP6

SIP7:AJMPDIP7

SIP8:AJMPDIP8

SB1:MOVR2，#1

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

SB2:MOVR2，#2

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

SB3:MOVR2，#3

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

SB4:MOVR2，#4

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

SB5:MOVR2，#5

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

SB6:MOVR2，#6

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

SB7:MOVR2，#7

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

SB8:MOVR2，#8

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

LP1:JNBP2。4，LOP2

SJMPLP1

DIP1:MOVR2，#1

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLH1

DIP2:MOVR2，#2

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLH1

DIP3:MOVR2，#3

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLH1

DIP4:MOVR2，#4

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLH1

DIP5:MOVR2，#5

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLH1

DIP6:MOVR2，#6

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLH1

DIP7:MOVR2，#7

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLH1

DIP8:MOVR2，#8

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLH1

LH1:JNBP2。4，LOOP

SJMPLH1

LOP2:MOVA，#11H

MOVSBUF，A

JNBTI，$

CLRTI

LCALLDEL

AJMPLOP

<2>串列輸出程序:

該部分程序的設計利用了單片機的串列模式0輸出，該輸出方式佔用IO口少。可以省去許多IO口作為功能的擴展使用。在該模式下，我們採用了輸出查詢的方式，就是要藉助發送標志TI，當程序執行到發送標志位時，查詢其標志位TI的值，只要TI的值是0程序就繼續查詢，知道查詢到TI為1時才結束，然後在進入下一組數據的發送。由於串列輸出時送進去的數都是十進制數，以致計算機不能識別，所以還要把送進去的十進制數轉化成而進制數，這樣才能輸出。因此在輸出程序前必須有拆字程序，把原來送進去的十進制數轉化成二進制數，然後在輸出並通過數碼管顯示出來。但是如果在顯示選手選號與顯示選手回答問題所用的到計同用一段串列輸出程序時就會造成程序的混亂，所以在此處設計了兩段初始值不同的顯示程序，從而可能增加了程序的煩瑣化。

LED1:MOVA，R2

MOVB，#10

DIVAB

MOVR1，A

MOVR3，B

MOVA，R1

MOVDPTR，#TAB

MOVCA，@A+DPTR

MOVSBUF，A

JNBTI，$

CLRTI

MOVA，R3

MOVCA，@A+DPTR

MOVSBUF，A

JNBTI，$

CLRTI

RET。

LED:MOVA，R0

MOVB，#10

DIVAB

MOVR1，A

MOVR3，B

MOVA，R1

MOVDPTR，#TAB

MOVCA，@A+DPTR

MOVSBUF，A

JNBTI，$

CLRTI

MOVA，R3

MOVCA，@A+DPTR

MOVSBUF，A

JNBTI，$

CLRTI

RET

DE:CLRP1。2

LCALLDEL01

SETBP1。2

LCALLDEL01

RET

TAB:DB11H，0D7H，32H，92H，0D4H，98H，18H，0D3H，10H，90H

RET

<3>倒計時程序

該程序為選手回答問題時的30秒倒計時程序，其中前25秒為正常的倒計時，在後5秒倒計時時伴隨有報警聲，用於提示選手回答問題的剩餘時間。如果該選手在正常的倒計時內沒有完成問題的回答，那麼倒計時將被清零。

LOOP:MOVR0，#30

LPP:LCALLLED

LCALLDEL

JNBP2。4，LOP2

DECR0

CJNER0，#5，LPP

MOVR0，#5

LPP1:JNBP2。4，LOP2

LCALLLED

LCALLDE

DECR0

CJNER0，#0，LPP1

MOVR0，#0

LCALLLED

LCALLDEL

LJMPSTART

<4>延時程序

該系統設計了兩段延時程序，一段1秒延時，是為了30秒倒計時調用和程序中一秒延時所用；另一段為0。5秒延時，用於報警。程序的設計中報警時間為一秒，但是由於在硬體的設計時只設計了一個按鍵，這樣就會造成連續按鍵時會使所設定的報警聲不斷的響，這是設計中不允許的，所以在軟體編程時設計了一個0。5秒的延時，被報警時所調用，這樣就使報警聲能很清楚地區分出來了

DEL:MOVR6，#20DEL01:MOVR6，#10

DEL1:MOVR5，#100DEL11:MOVR5，#100

DEL2:MOVR4，#250DEL21:MOVR4，#250

DJNZR4，$DJNZR4，$

DJNZR5，DEL2DJNZR5，DEL21

DJNZR6，DEL1DJNZR6，DEL11

RETRET

<5>報警程序

該段程序主要是用於本系統中的所有報警使用，報警時間延時為1秒鍾。

DE:CLRP1。2

LCALLDEL01

SETBP1。2

LCALLDEL01

RET

三、製作過程

五、參考文獻

曾峰，鞏海洪，曾波，電子工業出版社，印刷電路板（PCB）設計與製作2005.8

梅海鳳，王艷秋，張軍，汪毓鐸，清華大學出版社單片機原理與介面技術2004.2

北京交通大學出版社

第二個文獻：基於51單片機八路搶答器設計程序及電路圖

基於51單片機八路搶答器設計程序及電路圖

說明：本人的這個設計改進後解決了前一個版本中1號搶答優先的問題，並增加了錦囊的設置，當參賽選手在回答問題時要求使用錦囊，則主持人按下搶答開始鍵，計時重新開始。

;八路搶答器電路請看下圖是用ps模擬的，已經測試成功

<單片機八路搶答器電路圖>

;============================================================

;================單片機八路搶答器程序=====================

;================51hei=======================

;================2008年5月=======================

;============================================================

OKEQU20H;搶答開始標志位

RINGEQU22H;響鈴標志位

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0003H

AJMPINT0SUB

ORG000BH

AJMPT0INT

ORG0013H

AJMPINT1SUB

ORG001BH

AJMPT1INT

ORG0040H

MAIN:MOVR1,#30;初設搶答時間為30s

MOVR2,#60;初設答題時間為60s

MOVTMOD,#11H;設置未定時器/模式1

MOVTH0,#0F0H

MOVTL0,#0FFH;越高發聲頻率越高,越尖

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷

SETBEA

SETBET0

SETBET1

SETBEX0

SETBEX1;允許四個中斷,T0/T1/INT0/INT1

CLROK

CLRRING

SETBTR1

SETBTR0;一開始就運行定時器,以開始顯示FFF.如果想重新計數,重置TH1/TL1就可以了

;=====查詢程序=====

START:MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH

MOVR3,#0BH

ACALLDISPLAY;未開始搶答時候顯示FFF

JBP3.0,NEXT;ddddddd

ACALLDELAY

JBP3.0,NEXT;去抖動,如果"開始鍵"按下就向下執行,否者跳到非法搶答查詢

ACALLBARK;按鍵發聲

MOVA,R1

MOVR6,A;送R1->R6,因為R1中保存了搶答時間

SETBOK;搶答標志位,用於COUNT只程序中判斷是否查詢搶答

MOVR7,#01H;讀搶答鍵數據信號標志，這里表示只讀一次有用信號

MOVR3,#0AH;搶答只顯示計時,滅號數

AJMPCOUNT;進入倒計時程序,"查詢有效搶答的程序"在COUNT裡面

NEXT:JNBP1.0,FALSE1

JNBP1.1,FALSE2

JNBP1.2,FALSE3

JNBP1.3,FALSE4

JNBP1.4,FALSE5

JNBP1.5,FALSE6

JNBP1.6,FALSE7

JNBP1.7,FALSE8

AJMPSTART

;=====非法搶答處理程序=====

FALSE1:MOVR3,#01H

AJMPERROR

FALSE2:MOVR3,#02H

AJMPERROR

FALSE3:MOVR3,#03H

AJMPERROR

FALSE4:MOVR3,#04H

AJMPERROR

FALSE5:MOVR3,#05H

AJMPERROR

FALSE6:MOVR3,#06H

AJMPERROR

FALSE7:MOVR3,#07H

AJMPERROR

FALSE8:MOVR3,#08H

AJMPERROR

;=====INT0(搶答時間R1調整程序)=====

INT0SUB:MOVA,R1

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVR5,A

MOVR4,B

MOVR3,#0AH

ACALLDISPLAY;先在兩個時間LED上顯示R1

JNBP3.4,INC0;P3.4為+1s鍵,如按下跳到INCO

JNBP3.5,DEC0;P3.5為-1s鍵,如按下跳到DECO

JNBP3.1,BACK0;P3.1為確定鍵,如按下跳到BACKO

AJMPINT0SUB

INC0:MOVA,R1

CJNEA,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0，重新加起。

MOVR1,#00H

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

ADD0:INCR1

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

DEC0:MOVA,R1

JZSETR1;如果R1為0,R1就置99，

DECR1

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

SETR1:MOVR1,#63H

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

BACK0:RETI

;=====INT1(回答時間R2調整程序)=====

INT1SUB:MOVA,R2

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVR5,A

MOVR4,B

MOVR3,#0AH

ACALLDISPLAY

JNBP3.4,INC1

JNBP3.5,DEC1

JNBP3.1,BACK1

AJMPINT1SUB

INC1:MOVA,R2

CJNEA,#63H,ADD1

MOVR2,#00H

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

ADD1:INCR2

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

DEC1:MOVA,R2

JZSETR2

DECR2

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

SETR2:MOVR2,#63H

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

BACK1:RETI

;=====倒計時程序(搶答倒計時和回答倒計時都跳到改程序)=====

REPEAT:MOVA,R2;使用錦囊時重新計時

MOVR6,A

CLRRING

COUNT:MOVR0,#00H;重置定時器中斷次數

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H;重置定時器

RECOUNT:MOVA,R6;R6保存了倒計時的時間,之前先將搶答時間或回答時間給R6

MOVB,#0AH

DIVAB;除十分出個位/十位

MOV30H,A;十位存於(30H)

MOV31H,B;個位存於(31H)

MOVR5,30H;取十位

MOVR4,31H;取個位

MOVA,R6

SUBBA,#07H

JNCLARGER;大於5s跳到LARGER,小於等於5s會提醒

MOVA,R0

CJNEA,#0AH,FULL;1s中0.5s向下運行

CLRRING

AJMPCHECK

FULL:CJNEA,#14H,CHECK;下面是1s的情況,響並顯示號數並清R0,重新計

SETBRING

MOVA,R6

JZQUIT;計時完畢

MOVR0,#00H

DECR6;一秒標志減1

AJMPCHECK

LARGER:MOVA,R0

CJNEA,#14H,CHECK;如果1s向下運行,否者跳到查"停/顯示"

DECR6;計時一秒R6自動減1

MOVR0,#00H

CHECK:JNBP3.1,QUIT;如按下停止鍵退出

JNBOK,CHECKK;只在回答倒計時才有效

AJMPNEXTT

CHECKK:JNBP3.0,REPEAT;判斷是否使用錦囊

NEXTT:ACALLDISPLAY

JBOK,ACCOUT;如果是搶答倒計時,如是則查詢搶答,否者跳過查詢繼續倒數(這里起到鎖搶答作用)

AJMPRECOUNT

ACCOUT:

MOVA,36H

JNBACC.0,TRUE1

JNBACC.1,TRUE2

JNBACC.2,TRUE3

JNBACC.3,TRUE4

JNBACC.4,TRUE5

JNBACC.5,TRUE6

JNBACC.6,TZ1

JNBACC.7,TZ2

AJMPRECOUNT

TZ1:JMPTRUE7

TZ2:JMPTRUE8

QUIT:CLROK;如果按下了"停止鍵"執行的程序

CLRRING

AJMPSTART

;=====正常搶答處理程序=====

TRUE1:ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A;搶答時間R2送R6

MOVR3,#01H

CLROK;因為答題的計時不再查詢搶答,所以就鎖了搶答

AJMPCOUNT

TRUE2:ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#02H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE3:ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#03H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE4:ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#04H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE5:ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#05H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE6:ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#06H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE7:ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#07H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE8:ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#08H

CLROK

AJMPCOUNT

;=====犯規搶答程序=====

ERROR:MOVR0,#00H

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

MOV34H,R3;犯規號數暫存與(34H)

HERE:MOVA,R0

CJNEA,#06H,FLASH;0.3s向下運行->滅並停響

CLRRING

MOVR3,#0AH

MOVR4,#0AH

MOVR5,#0AH;三燈全滅

AJMPCHECK1

FLASH:CJNEA,#0CH,CHECK1;下面是0.8s的情況,響並顯示號數並清R0,重新計

SETBRING

MOVR0,#00H

MOVR3,34H;取回號數

MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH;顯示FF和號數

AJMPCHECK1

CHECK1:JNBP3.1,QUIT1

ACALLDISPLAY

AJMPHERE

QUIT1:CLRRING

CLROK

AJMPSTART

;=====顯示程序=====

DISPLAY:MOVDPTR,#DAT1;查表顯示程序,利用P0口做段選碼口輸出/P2低三位做位選碼輸出,

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0feH

MOVP0,A

ACALLDELAY2

MOVDPTR,#DAT2

MOVA,R5

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0fdH

MOVP0,A

ACALLDELAY2

MOVA,R4

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0fbH

MOVP0,A

ACALLDELAY2

RET

DAT1:DB00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H

;"滅","1","2","3","4","5","6","7","8","9","滅","F"

DAT2:DB3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H

;第一個為零,其他與上相同,因為十位如果為零顯示熄滅

;====加減時間延時(起到不會按下就加N個數)======

DELAY1:MOV35H,#08H

LOOP0:ACALLDISPLAY

DJNZ35H,LOOP0

RET

;=====延時4236個機器周期(去抖動用到)=====

DELAY:MOV32H,#12H

LOOP:MOV33H,#0AFH

LOOP1:DJNZ33H,LOOP1

DJNZ32H,LOOP

RET

;=====延時4236個機器周期(顯示用到)=====

DELAY2:MOV32H,#43H

LOOP3:MOV33H,#1EH

MOVA,R7;每隔60~70個機器周期讀一次P1口,全為1時為無效數據,繼續讀,有一個不為1時,轉到正常搶答處理

JNZAAAA1;沒讀到有效數據時繼續轉到AAAA1

LOOP2:DJNZ33H,LOOP2

DJNZ32H,LOOP3

RET

;=====讀搶答按鍵數據口程序=====

;由於在讀搶答數據口的時候，單片機首先進入倒計時程序，再調用顯示程序，最後才檢測按鍵口

;然而在檢測按鍵口時動態掃描要調用三次(4ms)延時程序.這樣就會導致讀數據口出現滯後,造成1號優先最高.8號最低.

;故採用在延時子程序中加了讀數據口程序.保證了靈敏度和可靠性

AAAA1:MOVA,P1

CJNEA,#0FFH,AA1;當不全為1時的數據為有效數據

AA0:MOV36H,A;將有效數據送到36H暫存

AJMPLOOP2

AA1:DECR7

AJMPAA0

;=====發聲程序=====

BARK:SETBRING

ACALLDELAY1

ACALLDELAY1

CLRRING;按鍵發聲

RET

;=====TO溢出中斷(響鈴程序)=====

T0INT:MOVTH0,#0ECH

MOVTL0,#0FFH

JNBRING,OUT;

CPLP3.6;RING標志位為1時候P3.6口不短取反使喇叭發出一定頻率的聲音

OUT:RETI

;=====T1溢出中斷(計時程序)=====

T1INT:MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

INCR0

RETI

僅供參考。

Ⅱ 八路搶答器怎麼用單片機去實現，它需要哪些功能希望能給我一些實現八路搶答器的清晰思路，我不甚感激！！

八路搶單器，一般而言需要的功能有：搶答按鈕（八個），指示燈（至少八個），顯示（至少一位數碼管），警報提示（蜂鳴器），復位按鈕（或開始按鈕，由主持人控制）。

擴展功能，倒計時數碼顯示。

Ⅲ VB做上位機控制單片機的多路搶答器設計

VB做上位機控制單片機的多路搶答器設計

Ⅳ 求51單片機的8路搶答器，在普中開發板上實現

單片機源程序如下:

#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define WHO P0
sbit player1=P1^0;
sbit player2=P1^1;
sbit player3=P1^2;
sbit player4=P1^3;
sbit Ensure=P3^7;
sbit beep=P1^6;
sbit LSA=P3^2;
sbit LSB=P3^3;
sbit LSC=P3^4;
uchar state=0;
uchar ssec=0;
uchar table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
uchar OUT[]={0x71,0x77,0x38,0x38};
void delay(uint time)
{
uint x,y ;
for(x=time;x>0;x--)
for(y=130;y>0;y--);
}
void Delay2(uint i)
{
while(i--);
}
void Show(uchar content[])
{
uchar i;
for(i=0;i<4;i++)
{
switch(i) //位選，選擇點亮的數碼管，
{
case(0):
LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//顯示第0位
case(1):
LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//顯示第1位
case(2):
LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//顯示第2位
case(3):
LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//顯示第3位
}
P2=content[i];//發送段碼
Delay2(100); //間隔一段時間掃描
P2=0x00;//消隱
}
}
void InitTimer0(void)
{
TMOD = 0x01;
TH0 = 0x0D8;
TL0 = 0x0F0;
EA = 1;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
}
void main()
{
Ensure=1;
while(1)
{
if(player1==0) //玩家1進入搶答狀態
{
delay(10); //延時，按鍵消抖
if(player1==0) //再次判斷是否進入搶答狀態
{
if(state==0) //前方無人搶答狀態
{
InitTimer0();
state=1; //將搶答狀態置為1，防止其他玩家搶答
while(!player1) //搶答成功，蜂鳴器發聲
{
beep=~beep;
delay(1);
}
WHO=table[1]; //數碼管顯示搶答成功的玩家編號
}
}
}
if(player2==0) //以下結構類似於玩家1
{
delay(10);
if(player2==0)
{
if(state==0)
{
InitTimer0();
state=1;
while(!player2)
{
beep=~beep;
delay(1);
}
WHO=table[2];
}
}
}
if(player3==0)
{
delay(10);
if(player3==0)
{
if(state==0)
{
InitTimer0();
state=1;
while(!player3)
{
beep=~beep;
delay(1);
}
WHO=table[3];
}
}
}
if(player4==0)
{
delay(10);
if(player4==0)
{
if(state==0)
{
InitTimer0();
state=1;
while(!player4)
{
beep=~beep;
delay(1);
}
WHO=table[4];
}
}
}
}
}
void Timer0() interrupt 1
{
TH0=(65536-45872)/255; //給定時器賦初值，定時50ms
TL0=(65536-45872)%255;
ssec++;
if(Ensure)
{
if(ssec>=100) //5s
{
EA=0;
while(1)
Show(OUT);
}
}
else
{
delay(10);
if(Ensure==0)
{
while(!Ensure);
Ensure=0;
if(ssec>=100)
{
EA=0;
}
}
}
}

Ⅳ 如何設計基於單片機的多功能8路搶答器

八路搶答器的設計

摘要

本文介紹了一種採用數字電路製作的多功能數顯搶答器，它主要採用了74系列的常用集成電路，它除了具有基本的搶答功能之外，還具有定時報警的功能，和數顯的功能，當搶答開始後，系統會自動倒計時，並且時間是可以預設的，期間有人搶答的話系統會停止計時，如果期間沒人搶答，系統會有短暫的報警，提示搶答結束。

關鍵字

單片機、PLC、搶答、報警、數顯

一、 設計目的

在電視和學校中我們會經常看到一些智力搶答的節目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會造成搶答的不公平，比賽中為了准確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，所設計的搶答器通常由數碼顯示、燈光、音響等多種手段指示出第一搶答者。為了使這種不公平不發生，只有靠電子產品的高准確性來保障搶答的公平性。

二、 方案

製作搶答器可以用好多的方法，可以用單片機來完成，它的功能強大製作簡單，並且外圍的元件也很少；也可以用PLC來實現，他的製作也是比較簡單；還可以用我們學過的EDA技術來製作；最後也可以用數字電路來實現，它的原理比較簡單，集成塊的價格也比較便宜且很容易購買，與我們學完的〈〈數字電路〉〉聯系緊密，能將我們所學知識用於實際，對鞏固所學知識有重要意義，用了一些成型電路，如NE555標准秒脈沖電路等，使總體方案易於實現。

方案一〈採用數字電路〉

1、原理方框圖

定時搶答器的總體框圖如圖1所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答後，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。

圖1

圖1所示的定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節目主持人將開關置於「清除」位置，搶答器處於禁止工作狀態，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設定的時間，當節目主持人宣布「搶答開始」，同時將控制開關撥到「開始」位置，揚聲器給出聲響提示，搶答器處於工作狀態，定時器倒計時。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統報警，並封鎖輸入電路，禁止選手超時後搶答。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項工作：

①優先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，並由鎖存器進行鎖存，然後由解碼顯示電路顯示編號；

②揚聲器發出短暫聲響，提醒節目主持人注意；

③控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答；

④控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩餘的搶答時間，並保持到主持人將系統清零為止。當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關，使系統回復到禁止工作狀態，以便進行下一輪搶答。

方案二〈採用單片機〉

1、原理方框圖

此電路完成的功能如圖2所示，當主持人宣布搶答開始的時候，按下開始按鈕，此時電路進入搶答狀態，選手的輸入採用了掃描式的輸入，之後把相應的信息送往單片機，再由單片機輸出到顯示輸出電路中。此時有人第一按下相應的搶答按鈕，經過單片機的控制選擇，在八段顯示器上顯示相應的號碼，並鎖存，同時禁止其他按鈕的輸入。

（圖2）

方案三〈採用PLC〉

1、原理方框圖

此電路的功能如圖3所示，當主持人打開啟動開關後，在設定時間TO 內，如果某組搶先按下搶答按鈕，則驅動音效電路①發出聲響，指示燈LI亮，並且在8段數碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號，此時電路實現互鎖，其他組再按下搶答按鈕為無效;

如果在時間TO內，無人應答，則驅動音效電路②發出聲響，指示燈L2亮，表示搶答者均放棄該題;

在搶答成功後，主持人打開限時開關SW2，啟動計時器，在設定的時間TI 內回答有效，當到達設定時間TI時，驅動音效電路③，指示燈L3亮，表示答題時間到。

（圖3）

三、 方案選擇

方案比較
數字電路
單片機
PLC

製作難度
低
一般
一般

實現難度
一般
低
低

價格
低
一般
高

電路原理
簡單
一般
一般

設計難度
簡單
高
一般

通過上面的方案比較，數字電路的製作方案比較容易實現，並且在原理方面也是比較簡單，所以我選擇採用第一種方案來完成搶答器電路。

四、 設計系統功能

1.基本功能：

（1） 同時供8名選手比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。

（2）設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。

（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，揚聲器發出聲響提示，並在七段數碼管上顯示選手號碼。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。

2.擴展功能：

（1）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵後，定時器進行減計時。

（2）參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，並保持到主持人將系統清除為止。在這段（3）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警並禁止搶答，定時顯示器上顯示00。

五、 各部分單元電路的設計

（1）搶答器的主體電路設計

搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的先後，並鎖存優先搶答者的編號，供解碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優先編碼器74148和DFF鎖存器可以完成上述功能，其電路組成如圖4所示。其工作原理是：當主持人控制開關處於「清除」位置時，RS觸發器的端為低電平，輸出端（4Q~1Q）全部為低電平。於是74LS48的 =0，顯示器滅燈；74148的選通輸入端 =0，74LS148處於工作狀態，此時鎖存電路不工作。當主持人開關撥到「開始」位置時，優先編碼電路和鎖存電路同時處於工作狀態，即搶答器處於等待工作狀態，等待輸入端 7... 0輸入信號，當有選手將鍵按下時(如按下S5)，74LSl48的輸出=010， =0，經RS鎖存器後，CTR=l， =1，74LS279處於工作狀態，4Q3Q2Q=101，經74LS48解碼後，顯示器顯示出「5」。此外，CTR=1，使74l48的端為高電平，74LSl48處於禁止工作狀態，封鎖了其它按鍵的輸入。當按下的鍵松開後，74LSl48的為高電平，但由於CTR維持高電平不變，所以74LSl48仍處於禁止工作狀態，其它按鍵的輸入信號不會被接收。這就保證了搶答者的優先性以及搶答電路的准確性。當優先搶答者回答完問題後，由主持人操作控制開關S，使搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。

（圖4）

74LS148為8線－3線優先編碼器，表1為其功能表。

表1 74LS148的功能真值表

（2）定時電路設計

原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路、74LS48解碼電路和2個7段數碼管即相關電路組成。具體電路如圖5所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過解碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鍾信號由時鍾產生電路提供。74192的預置數控制端實現預置數，由節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，如果要設置為30S，就可以在計數器的預置數控制端輸入00110000。時鍾脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起後，計數器開始減法計數工作，並將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管上，當有人搶答時，停止計數並顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以後選手搶答無效。具體電路如圖5所示。

（圖5）

秒脈沖產生電路：秒脈沖由NE555提供，它的的3端輸出的脈沖的頻率為

，結合我們的實際經驗及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。

（3）報警電路的設計

採用555定時器和三極體構成的報警電路如圖6所示。其中555構成多諧振盪器，振盪頻率

其輸出信號經三極體推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振盪器工作，當PR為低電平的時候，電路停振。

（圖6）

（4）時序控制電路設計

與門G1 的作用是控制時鍾信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端（即圖二中的5端）。圖7的工作原理是：主持人控制開關從"清除"位置撥到"開始"位置時，來自於圖2中的74LS279的輸出 1Q,即CTR=0，經G3反相，輸出為1，則NE555產生的時鍾信號CP能夠加到74LS192的CPD時鍾輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則"定時到信號"為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處於正常工作狀態。當選手在定時時間內按動搶答按鍵時，CTR＝1，經G3反相，輸出為0，封鎖 CP信號，定時器處於保持工作狀態；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處於禁止工作狀態。當定時時間到時，則"定時到信號"為0，/ST=1，74LS148處於禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。同時，門G1處於關門狀態，封鎖時鍾CP信號，使定時電路保持00狀態不變，此次搶答結束。

（圖7）

集成單穩態觸發器74LS121用於控制報警電路及發聲的時間（其功能表見表2）,具體原理如下：主要由555時鍾電路（用於控制報警聲音頻率）、蜂鳴器即相關的延時電路和控制電路組成。單穩態觸發器74121通過信號/Ys、BO2、S控制報警與否和報警時間，555時鍾電路產生脈沖時鍾。在規定的時間有人搶答時，/Ys由1跳變到0，74121有狀態2，即Q輸出暫態高電平，蜂鳴器連續發聲報警，持續時間為 =2.15秒；如果在規定時間內無人搶答，BO2由1跳變到0，74121有狀態1，Q輸出暫態高電平，蜂鳴器連續發聲報警持續時間為
結合圖6所示報警電路，分析 計算如下： 。取C＝100uF, R=25K,。有＝2.15秒。（原理圖見圖8）

（圖8）

表2 74121功能表

(6) 電源電路

電源電路採用三端集成線性穩壓集成塊，L7805CV，因為它的外圍電路比較簡單，並且工作比較穩定，很適合74系列的集成塊。它的穩壓精度為2%，工作電流1.5A，封裝為TO-220(A)，工作溫度也很不錯，並且具有過溫保護和短路保護，最大輸入電壓為35V，能對電路的長時間工作有很大的保障。（具體電路見圖9）

（圖9）

六、 總結

畢業設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。下面我對整個畢業設計的過程做一下簡單的總結。

第一，接到任務以後進行選題。選題是畢業設計的開端，選擇恰當的、感興趣的題目，這對於整個畢業設計是否能夠順利進行關系極大。好比走路，這開始的第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費許多周折，甚至南轅北轍，難以到達目的地。因此，選；題時一定要考慮好了。

第二，題目確定後就是找資料了。查資料是做畢業設計的前期准備工作，好的開端就相當於成功了一半，到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的。總之，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備後用。

第三，通過上面的過程，已經積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。

第四，有了研究方向，就應該動手實現了。其實以前的三步都是為這一步作的鋪墊。

通過這次設計，我對數字電路設計中的邏輯關系等有了一定的認識，對以前學的數字電路又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，就像人們常說的溫故而知新嘛，但在設計的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識都已經不太清楚了，但是通過一些資料又重新的溫習了一下數字電路部分的內容。在這次畢業設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什麼不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。

在此要感謝我的指導老師，感謝老師給我這樣的機會鍛煉。在整個畢業設計過程中我懂得了許多東西，也培養了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今後的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個項目還不是很完善，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業設計的最大收獲和財富，使我終身受益。