8路智能抢答器的设计方案Word格式.docx
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图 选手抢答电路图
八段显示电路
本次设计采用了LG3641AH共阴数码管完成电路的显示工作,该数码管利用了BCD编码显示数字,程序编译容易,资源占用较少。
并且具有低能耗、低损耗、低压等特点。
同时它还易于维护,精度高,操作简单。
如图:
图 显示电路图
主持人控制电路
主持人按开始抢答键时,选手开始抢答。
主持人按停止/确定键时,禁止选手抢答,并且可以设置回答抢答,如图所示。
图 主持人控制电路图
时间调整电路
持人可自由设定每次抢答时间,本人设置的初始值是30s。
若参赛选手在设定的抢答时间内进行抢答,抢答才算有效,数码管将显示选手号与答题时间,每次答题时间由主持人自由设定,本人设置的初始值是60s,如图所示。
图 时间调整电路图
蜂鸣报警电路
当主持人启动开始键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响。
参赛选手在设定的抢答时间内进行抢答,抢答才有效,数码管将显示选手号与答题时间。
若抢答时间已到且无人抢答,则该次抢答无效,系统报警并禁止抢答,数码管显示选手号与“FF”,如图所示。
图 蜂鸣报警电路图
智能抢答器的总电路图见附录一
软件设计
本程序采用子程序设计,在主程序中调用子程序来完成特定的功能,这样程序会通熟易懂,同时也有利于程序的调试和修改,本程序流程如图。
图 程序流程图
从流程图上可以看出,启动时显示出“FFF”然后按下抢答键,若非法抢答则显示犯规,正常抢答则显示抢答号并倒计时。
按下时间调整加一键可调整抢答时间,减一键则调整回答时间。
目前,单片机的编程语言主要有C语言和汇编语言两种。
C语言是高级语言,编写起来比较简便且易维护,汇编语言介于机器语言和高级语言之间,更接近硬件,但编写起来比较冗长,所以本次运用的为汇编语言,源程序见附录一。
3智能抢答器的设计实现
原理图绘制
protel软件介绍
PROTEL是Altium公司在80年代末推出的EDA软件,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计者的首选软件,它较早就在国内开始使用,Protel99SE共分5个模块,分别是原理图设计、PCB设计(包含信号完整性分析)、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计
功能:
它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计(包含印制电路板自动布线)、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server(客户/服务器)体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式。
特点:
专题数据库管理环境,对设计文档采取统一的管理机制
网络设计组,可以实现基于异地设计的全新设计方法
具有在线库编辑的库管理
强大的设计自动化功能
智能化的基于形状的自动布线功能及交互式手工布线
更丰富的PCB设计规则
可靠的设计校验,使电路板的可靠性得到保证
具有良好的兼容性和开放性
原理图绘制过程
第一步,创建ddb文件,首先打开protel99SE软件,新建一个工程项目即执行菜单命令【FILE】/【NEW】,在弹出的对话框如图所示中将文件格式设置为MSAccessDatabase,文件名改好,然后点击“OK”就创建了一个后缀名为DDB的文件,我所做的所有内容都会在这个文件里面了。
我的工程中我将它命名为“抢答器.ddb”。
图创建ddb文件
第二步,新建原理图文件,在上一步之后显示的有DesignTeam,RecycleBin,Documents,双击Documents,进入后执行菜单命令【FILE】/【NEW】/【SCHEMATICDOCUMENT】,这样原理图文件就建立在“彩灯”工程项目的文档下了,将其命名为“抢答器原理图.sch”在以后的制作PCB电路板的过程中我也把PCB图建立在该文档下,这样就可以保持文件的有序。
图新建原理图文件
第三步,载入元件库,装入所需元件库就是将用户设计中需要用到的元件库载入当前系统,以便在绘图过程中随时查找和取用库中的元器件。
图载入元件库
例如在本设计任务中我需载入sim仿真库,如图点击“Add”,此元件库便添加到工作界面。
如果要移除此库,点Remove即可。
图元件表
如上图,便可直接在元器件列表中寻找所需的元器件。
此外,为更加方便地找寻元件,还可点击左边的“BrowseSch”下的“Find”可
直接搜索,打开
直接输入RES系统自动在所有库中寻找到目标元件(如图,之间加入这个库并且点击
就可以放置这个元件到所需要的位置。
图搜索元件
第四步,放置元器件,从装入的元件库中选定所需的各种元器件,将其注意防止到以建立好的工作平面上。
然后根据美观清晰的设计要求,调整元件位置。
并对元件的序号、封装形式和显示状态等进行定义和设置,以便为下一步的布线工作打好基础。
总原理图如下
图总原理图
图生成
PCB板生成步骤如下:
第一步,定义元件封装,双击元件如图所示的框图,在FootDrint后面的框中输入该元件的封装。
图元件封装
第二步,电气法则测试,打开菜单命令【TOOL】中的【ERC】出现如图所示的框图。
图电气测试规则设置
第三步,生成网络表,在菜单栏Design中选择createNetlist命令,出现如图的框图。
图生成的电路原理图网络表
第四步,装入网络表,单击菜单栏Design中LoadNets命令,出现如图。
图装入网络表对话框
第五步,选择网络表文件,在装入网络表的对话框中,点击Browes,出现如图所示。
图选择网络表文件对话框
第六步,生成无错误网络表宏信息,如图.
图网络表宏信息
第七步,装入网络表与文件,自动布局,如图。
图PCB板
4智能抢答器的制作
智能抢答器的安装
首先是对照清单表核对零件,然后用识环法认出各个阻值的电阻并且分类归好。
依据实现绘制成的电气原理图开始排版,然后焊接。
然后再此次焊接过程中遇到了问题,做出了以下归纳
一般来说,造成硬件问题的首要原因就是焊接失误,即焊接的好坏直接影响到产品的正常与否,在本次设计制作的焊接过程中遇到了一些问题,通过查找资料,找到了相关原因:
1)焊锡用量过多导致焊点的锡堆积;
焊锡过少又不足以包裹焊点;
2)冷焊。
焊接时烙铁温度过低或加热时间不足,焊锡未完全熔化、浸润、焊锡表面不光亮,有细小裂纹。
3)焊锡连桥。
指焊锡量过多,造成元器件的焊点之间短路。
这对超小元器件及细小印刷电路板进行焊接时要尤为注意。
4)焊点表面的焊锡形成尖锐的突尖。
这多是由于加热温度不足或焊剂过少,以及烙铁离开焊点时角度不当造成的。
表1元器件清单表
位号
名称
规格
数量
RP1
9脚排电阻
1K
1
S1-S15
按键开关
6X6X5
16
RP2
10K
DSP1
数码管
四位共阴
RP3
7脚排电阻
Q1
三极管
S9012
R1
色环电阻
LS
蜂鸣器
无源蜂鸣器
R2、R3
0欧
2
X1
接线座
2P接线座
R4
X2
排针
4PIN
R5
CY1
晶振
12M
C1、C3
电解电容
10uF
LED1
发光二极管
5MM红色
C2
瓷片电容
104P
IC1
单片机
STC89C52RC
C4、C5
20P
单片机IC座
DIP40标准座
PCB板
智能抢答器的测试
1)启动电源后系统自动复位,数码管显示“FFF”。
这次设计中,电源用的是3节5号电池,以下为调试运行时的实物拍摄如图:
图调试开始显示“FFF”
2)抢答开始后,抢答器倒计时状态
本次设计的八路抢答器可同时供八名选手进行比赛,分别用八个按钮S1~S8表示。
该系统还设置一个系统清除键S9和一个抢答器开始键S10,并由主持人自由控制。
下图是抢答开始后,抢答器进入5秒倒计时状态实物拍摄如图:
图5秒倒计时
3)8号选手抢答后42秒倒计时状态
主持人启动开始键后,定时器进行减计倒计。
下图便是8号选手成功抢答后42秒倒计时状态如图:
图8号抢答后倒计时42秒
4)3号选手犯规状态
主持人按清除键时,禁止抢答,若某选手犯规抢答,数码管将显示选手号与“FF”。
下图是主持人禁止抢答后,3号选手犯规抢答时的实物拍摄如图:
图3号犯规
5)抢答和回答时间的调整
主持人可以根据现场的具体情况自由调节抢答和回答时间上限,下图为加减时间的实物图:
图抢答和回答时间设置
6)实物展示
通过这段时间的努力,终于成功做好了预期的八路抢答器。
如图所示为实物图。
图实物图
结论
通过上述测试可知,本抢答器具备了预期的功能,它设计合理,结构简单,通用性好,功能强大,抢答可靠,能快速反应。
致谢
首先我要感谢我的导师王老师在毕业设计中对我给予的悉心指导和严格要求,她的指导使我有完成论文的信心。
王老师从选题、论文资料的收集、论文框架的确定、开题报告准备及论文初稿与定稿过程中倾注了大量的心血。
她对单片机的专业研究和对该课题深刻的见解,使我受益匪浅。
同时也感谢本校的一些老师在毕业设计期间所给予我的帮助,是你们的关怀使我能够顺利的完成毕业论文。
在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。
老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。
在此我要向我的导师再次致以最衷心的感谢和深深的敬意,同时还要感谢学校在毕业设计期间提供给我们优越的条件。
接着,我还要感谢和我一起做毕业设计的同学,在毕业设计的短短几个月里,你们给我提出很多宝贵的意见,给了我不少帮助和支持,在此也真诚的谢谢你们。
参考文献
1张平.AT89S52单片机基础项目教程.北京理工大学出版社,2012
2周润景等.单片机电路设计、分析与制作.机械工业出版社,2010
3张宏伟等.单片机应用技术.北京理工大学出版社,2010
4皮大能.单片机课程设计指导书.北京理工大学大学出版社,2010
5姜治臻.单片机技术实践.高等教育出版社,2010
附录
附录一 智能抢答器的总电路图
附录二 源程序
STEQU20H;
开始抢答标志
RINGEQU22H;
响铃标志
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0003H
AJMPINT0SUB
ORG000BH
AJMPT0INT
ORG0013H
AJMPINT1SUB
ORG001BH
AJMPT1INT
ORG0040H
MAIN:
MOVR1,#15;
初始设置抢答时间为15s
MOVR2,#45;
初始设置答题时间为45s
MOVTMOD,#11H;
设置未定时器/模式1
MOVTH0,#0F0H
MOVTL0,#0FFH;
越高发声频率越高,越尖
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H;
50ms为一次溢出中断
SETBEA
SETBET0
SETBET1
SETBEX0
SETBEX1;
允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1
CLRST
CLRRING
SETBTR1
SETBTR0;
刚开始就运行定时器,并显示FFF.如果想重新计数,重置TH1/TL1就可以
START:
MOVR5,#0BH
MOVR4,#0BH
MOVR3,#0BH
ACALLDISPLAY;
未开始抢答时候显示FFF
JB,NEXT;
ddddddd
ACALLDELAY
去抖动,如果"
开始键"
按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询
ACALLBARK;
按键发声
MOVA,R1
MOVR6,A;
送R1->
R6,因为R1中保存了抢答时间
SETBST;
抢答标志位,用于COUNT子程序中判断是否查询抢答
MOVR7,#01H;
读抢答键数据信号标志,这表示只读一次有用信号
MOVR3,#0AH;
抢答只显示计时,灭号数
AJMPCOUNT;
进入倒计时程序,在COUNT里面"
查询有效抢答的程序"
NEXT:
JNB,FALSE1
JNB,FALSE2
JNB,FALSE3
JNB,FALSE4
JNB,FALSE5
JNB,FALSE6
JNB,FALSE7
JNB,FALSE8
AJMPSTART
FALSE1:
MOVR3,#01H
AJMPERROR
FALSE2:
MOVR3,#02H
FALSE3:
MOVR3,#03H
FALSE4:
MOVR3,#04H
FALSE5:
MOVR3,#05H
FALSE6:
MOVR3,#06H
FALSE7:
MOVR3,#07H
FALSE8:
MOVR3,#08H
INT0SUB:
MOVA,R1
MOVB,#0AH
DIVAB
MOVR5,A
MOVR4,B
MOVR3,#0AH
先在两个时间LED上显示R1
JNB,INC0;
为+1s键,如按下跳到INCO
JNB,DEC0;
为-1s键,如按下跳到DECO
JNB,BACK0;
为确定键,如按下跳到BACKO
INC0:
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
ADD0:
INCR1
DEC0:
JZSETR1;
如果R1为0,R1就置99,
DECR1
SETR1:
MOVR1,#63H
BACK0:
RETI
INT1SUB:
MOVA,R2
ACALLDISPLAY
JNB,INC1
JNB,DEC1
JNB,BACK1
INC1:
MOVA,R2
CJNEA,#63H,ADD1
MOVR2,#00H
ADD1:
INCR2
DEC1:
JZSETR2
DECR2
SETR2:
MOVR2,#63H
BACK1:
REPEAT:
MOVA,R2;
使用锦囊时重新计时
MOVR6,A
CLRRING
COUNT:
MOVR0,#00H;
重置定时器中断次数
重置定时器
RECOUNT:
MOVA,R6;
R6保存了倒计时的时间,之前先将抢答时间或回答时间给R6
DIVAB;
除十分出个位/十位
MOV30H,A;
十位存于(30H)
MOV31H,B;
个位存于(31H)
MOVR5,30H;
取十位
MOVR4,31H;
取个位
MOVA,R6
SUBBA,#07H
JNCLARGER;
大于5s跳到LARGER,小于等于5s会提醒
MOVA,R0
CJNEA,#0AH,FULL;
1s中向下运行
AJMPCHECK
FULL:
CJNEA,#14H,CHECK;
下面是1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计
SETBRING
JZQUIT;
计时完毕
MOVR0,#00H
DECR6;
一秒标志减1
LARGER:
CJNEA,#14H,CHECK;
如果1s向下运行,否者跳到查"
停/显示"
计时一秒R6自动减1
CHECK:
JNB,QUIT;
如按下停止键退出
JNBST,CHECKK;
只在回答倒计时才有效
AJMPNEXTT
CHECKK:
JNB,REPEAT;
判断是否使用锦囊
NEXTT:
JBST,ACCOUT;
如果是抢答倒计时,如是则查询抢答,否者跳过查询继续倒数(这里起到锁抢答作用)
AJMPRECOUNT
ACCOUT:
MOVA,36H
JNB,TRUE1
JNB,TRUE2
JNB,TRUE3
JNB,TRUE4
JNB,TRUE5
JNB,TRUE6
JNB,TZ1
JNB,TZ2
TZ1:
JMPTRUE7
TZ2:
JMPTRUE8
QUIT:
CLRST;
如果按下了"
清除键"
执行的程序
TRUE1:
ACALLBARK
抢答时间R2送R6
因为答题的计时不再查询抢答,所以就锁了抢答
AJMPCOUNT
TRUE2:
ACALLBARK
TRUE3:
TRUE4:
TRUE5:
ACALLBARK
TRUE6:
ACALLBARK
TRUE7:
TRUE8:
ERROR:
MOVTL1,#0B0H
MOV34H,R3;
犯规号数暂存与(34H)
HERE:
CJNEA,#06H,FLASH;
向下运行->
灭并停响
MOVR4,#0AH
MOVR5,#0AH;
三灯全灭
AJMPCHECK1
FLASH:
CJNEA,#0
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- 智能 抢答 设计方案