抢答器的设计论文

抢答器的设计论文漳州职业技术学院06电子（1）班设计组成员：辛焕东吴钟山吴其仁指导老师：张伟一、摘要：本八路抢答器设计使用方法非常简单，从上述工作原理可知，抢答前只需fg先将开关K置于2，然后再置于1，即可进行抢答.本设计选择89C51芯片系统进行控制，七段数码管进行显示。关键词：89C51芯片，七段数码管二、方案选择2.1、方案一：全数字电路抢答器，此抢答器全部运用数字电路进行运作，该电路反映速度较慢。2.2、方案二：运用单片机进行控制，电路灵敏度高，电路简单明了，实现起来比较容易。综上所述：本设计选择方案二三、电路的设计3.1、电源电路图及原理1.交流电源输入经整流滤波成直流;通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定键盘控制单片机系统七段数码显示电源电路时钟电路复位电路输出的目的.交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源.3.2、小系统电路的设计及原理1、时钟电路系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22μF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。2、复位电路复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路，如图所示。当时钟频率选用6MHz时，C取22μF，Rs约为200Ω，Rk约为1K。3、键盘电路设计：矩阵式键盘按键的识别4、当非编码键盘的按键较多时，若采用独立式键盘占用I/O口线太多，此时可采用矩阵式键盘，键盘上的键按行列构成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。行列方式是用m条I/O线组成行输入口，用n条I/O线组成列输出口，在行列线的每一个交点处，设置一个按键，组成一个mxn的矩阵，如图7-6所示，矩阵键盘所需的连线数为行数+列数，如4×4的16键矩阵键盘需要8条线与单片机相连，—般键盘的按键越多，这种键盘占I/O口线少的优点就越明显，因此，在单片机应用系统较为常见。5、时钟电路系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22μF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。6、复位电路复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路，如图所示。当时钟频率选用6MHz时，C取22μF，Rs约为200Ω，Rk约为1K。7、键盘电路设计：矩阵式键盘按键的识别8、当非编码键盘的按键较多时，若采用独立式键盘占用I/O口线太多，此时可采用矩阵式键盘，键盘上的键按行列构成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。行列方式是用m条I/O线组成行输入口，用n条I/O线组成列输出口，在行列线的每一个交点处，设置一个按键，组成一个mxn的矩阵，如图7-6所示，矩阵键盘所需的连线数为行数+列数，如4×4的16键矩阵键盘需要8条线与单片机相连，—般键盘的按键越多，这种键盘占I/O口线少的优点就越明显，因此，在单片机应用系统较为常见。图7-6矩阵式键盘矩阵式键盘识别按键的方法有两种:一是行扫描法,二是线反转法。这里只说明一下第一种情况，行扫描法：先令列线Y0为低电平（0），其余3根列线Y1、Y2、Y3都为高电平，读行线状态。如果X0、X1、X2、X3都为高电平，则Y0这一列上没有键闭合，如果读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线和Y0相交的键处于闭合状态；如果Y0这一列上没有键闭合，接着使列线Y1为低电平，其余列线为高电平。用同样的方法检查Y1这一列上有无键闭合，依次类推，最后使列线Y3为低电平，其余列线为高电平，检查Y3这一列有无键闭合。为了防止双键或多键同时按下,往往从第0行一直扫描到最后1行,若只发现1个闭合键,则为有效键,否则全部作废。找到闭合键后,读入相应的键值,再转至相应的键处理程序。关于键盘的抖动问题的分析和解决：当用手按下一个键时，如图3所示，往往按键在闭合位置和断开位置之间跳几下才稳定到闭合状态的情况；在释放一个键时，也回会出现类似的情况。这就是抖动。抖动的持续时间随键盘材料和操作员而异，不过通常总是不大于10ms。很容易想到，抖动问题不解决就会引起对闭合键的识别。用软件方法可以很容易地解决抖动问题，这就是通过延迟10ms来等待抖动消失，这之后，在读入键盘码。键编码及键值(1)用键盘连接的I/O线的二进制组合表示键码。例如用4行、4列线构成的16个键的键盘，可使用一个8位I/O口线的高、低4位口线的二进制数的组合表示16个键的编码，如图所示。各键相应的键值为88H、84H、82H、81H、48H、44H、42H、41H、28H、24H、22H、21H、18H、14H、12H、11H。这种键值编码软件较为简单直观，但离散性大，不便安排散转程序的入口地址。(2)顺序排列键编码。如图所示。这种方法，键值的形成要根据I/O线的状态作相应处理。键码可按下式形成：键码=行首键码+列号9、显示电路设计显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及生产工艺，单片机应用系统中常用的显示器有：发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显示器等。LED显示器是现在最常用的显示器之一，如右图。LED显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显示方式和动态显示方式两种。对于多位LED显示器，通常都键按下前沿抖动后沿抖动闭合稳定键抖动信号波形是采用动态扫描的方法进行显示，其硬件连接方式如系统原理图。在动态方式中，逐个地循环地点亮各位显示器。这样虽然在任一时刻只有一位显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮效果完全一样。四、系统调试及实现功能本系统由一个主控制键和九路抢答组成，在主控制键按下后，数码管显示“P”，并启动30秒倒计时，当抢答键按下后，数码管显示抢答键键值，并将计时数码管清零，锁死其他抢答键。如果倒计时结束后，没有任何一路抢答键按下，则数码管继续显示“P”，计时数码管清零，并锁死所有抢答键。经调试，本系统能够正常实现“0-8”九路同时抢答。附件一：总原理图P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RET/VPD9RXD/P3.010TXD/P3.111INT0/P3.212INT1/P3.313T0/P3.414T1/P3.515WR/P3.616RD/P3.617XTAL218XTAL119Vss20P2.0/A821EA/Vpp31Vcc40ALE/PROG30P2.0/A922P0.7/AD732P0.5/AD534PSEN29P2.2/A1023P0.6/AD633P0.4/AD435P2.7/A1528P2.3/A1124P0.0/AD039P0.3/AD336P2.6/A1427P2.4/A1225P0.1/AD138P0.2/AD237P2.5/A1326AT89C51AAT89C51C?CRYSTALC122pC220PR1200R2200R3200R4200R5200R6200R7200R8200R91KR101KR111KR121KR131KR141KR151KS11SW-PBC?22uR1710KabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS6共阴abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS5共阴abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS4共阴abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS3共阴abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS2共阴abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS共阴R181R191R201R211R221R231Q1PNPQ2PNPQ3PNPQ4PNPQ5PNPQ6PNP+5VCCS9SW-PBS5SW-PBS1SW-PBS2SW-PBS3SW-PBS4SW-PBS6SW-PBS7SW-PBS8SW-PBS10SW-PBS11SW-PBS12SW-PB+5R201KQ7PNPDS?LAMPR2115KvccC?CAP+C?vcc+5+5v附件二：系统流程图及程序MINUTEEQU41HSECONDEQU42HHOUREQU44Horg0000hMOVR6,#0C0HMOVR7,#80HMOV60H,#01HMIAO:MOVA,#0C0HMOVP0,AMOVP2,#0DFHLCALLDELAY数码管赋初值开始主控制键是否按下数码管赋值P时钟30秒倒计时开始送出显示抢答查键码停止计时结束MOVA,R6MOVP0,AMOVP2,#0EFHLCALLDELAYMOVDPTR,#TAB;显示抢答键值;FEN:MOVA,#0A4H;MOVP0,A;MOVP2,#0F7H;LCALLDELAY;MOVA,#0B0H;MOVP0,A;MOVP2,#0FBH;LCALLDELAYSHI:CJNER6,#0CH,XS;主键是否按下CJNER1,#00H,L;个位是否为零CJNER0,#00H,L1;十位是否为零LJMPXSL:LCALLL3DJNZR7,XS1;延时DECR1;个位自减MOVR7,#80HLJMPXS1L1:LCALLL3DJNZR7,XS1DECR0MOVR1,#09HMOVR7,#80HLJMPXS1XS:MOVR0,#00HMOVR1,#00HXS1:MOVDPTR,#TABMOVA,R0MOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVP2,#0FDHLCALLDELAYMOVA,R1MOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVP2,#0FEHLCALLDELAYKEY:CJNER6,#0CH,ZHUMOVA,60HCJNEA,#01H,KEY1MOVR0,#03HMOVR1,#00H;倒计时初值MOV60H,#00HLJMPKEY1ZHU:MOVR3,#00HMOVDPTR,#TABMOVP1,#0FFHCLRP1.4JBP1.2,MIAOMOVR6,#0CH;