《能力拓展训练》课程设计说明书 _智能抢答器设计.docVIP

目录 1 设计任务及要求分析 1 1.1 设计任务 1 1.2 任务分析 1 2 方案比较及认证说明 2 2.1 方案比较 2 2.2 认证说明 2 3 系统设计 3 3.1 设计方案结构图 3 3.2 系统原理 4 3.2.1 按键部分 4 3.2.2 单片机控制部分 4 3.2.3 数码显示部分 5 3.3 系统总体接线图 6 4 软件设计 7 4.1 系统总体流程图 7 4.2 系统软件设计 8 5 系统仿真 9 5.1 抢答仿真 9 5.2 无人抢答仿真 10 5.3 结果分析 11 6 总结 12 参考文献 13 附录 程序清单 14 1 设计任务及要求分析 1.1 设计任务 初始条件：计算机、单片机、EDA实验箱。要求：设计智能抢答器，使用8位按键，分别模拟抢答者位数。当在提问时所有的按键均是被封锁的，即按下无响应。在要求回答时，所有按键同时开放，当某按键最先按下时，立即保持该按键信号封锁其它所有按键，用BCD码形式显示该按键。记录抢答过程的时间（毫秒）并显示。 1.2 任务分析 分析设计题目可知应采用51单片机进行系统总体控制。其中，我们可选择单片机的P0、P1、P2口输入、输出信号，将10个控制键信号输入单片机，经处理后，再将51单片机的控制信号输出来驱动数码管显示部分。在设计任务中，最关键的问题是对输入信号的取入及处理。我们可以采用键盘扫描函数 图3.1 系统总原理图 3.2 系统原理 3.2.1 按键部分 本系统设计有10个按键，其中代表8位抢答者的按键接单片机的P1口，主持人按键接单片机的控制口P2.5来对抢答进行开启控制，复位键的输出信号接单片机的RST位来对抢答器进行复位控制。 按键部分接线图如图3.2.1所示。 图3.2.1 按键部分接线图 3.2.2 单片机控制部分 本设计中单片机从P1口接收来自代表8位抢答者的按键的信号，P2.5接收开启控制信号，RST位接收复位信号。通过调用单片机程序，单片机P0口接上拉电阻后将控制数码管的段选，P2.0则将进行显示优先抢答者号码的数码管的位选控制，P2.1-2.4进行显示时间的数码管的位选，从而实现单片机对抢答器系统的控制。 单片机控制部分接线图如图3.2.2所示。 图3.2.2 单片机控制部分接线图 3.2.3 数码显示部分 显示优先抢答者号码的数码管和显示时间的数码管的七位段选是共用的，位选则分别由P2.0和P2.1-2.4控制，采用动态显示。 数码显示部分接线图如图3.2.3所示。 图3.2.3 数码显示部分接线图 3.3 系统总体接线图 完成系统各部分功能设计以后，则可将系统各部分组合起来，得到系统总体硬件接线图。 系统总体接线图如图3.3所示。 图3.3 系统总体接线图 4 软件设计 4.1 系统总体流程图 系统设计方案结构图如图4.1所示。 N Y Y N N Y 图4.1 系统总体流程图 4.2 系统软件设计 系统设计的代表8位抢答者的按键，将信号输入到单片机的P1.0-P1.7口后，键盘扫描程序取入P1口的输入值，通过使用switch语句，将按键信息变为优先抢答者的号码送入数码管显示。在键盘扫描程序中，加入了延迟程序进行消抖，使按键检测更可靠。系统的开启按键则可在输入P2.5口后，可直接在主程序中加入if语句进行控制。 在数码管时间显示部分，数码管采用动态扫描方式，并使用了T0定时器计数。T0定时器的单次计时时间为1ms，每记一次时，数码管时间显示数值加一， 实现了数码管毫秒计时的功能。 具体程序见附录。 5 系统仿真 5.1 抢答仿真 当计时时间未到9999，有人按下抢答按键时，系统可显示优先抢答者的号码以及计时时间。抢答仿真结果如图5.1所示。 图5.1 抢答仿真结果图 5.2 无人抢答仿真 当计时时间到9999，仍未有人按下抢答按键时，系统显示优先抢答者的号码为0，计时时间为9999。无人抢答仿真结果如图5.2所示。 图5.2 无人抢答仿真结果图 5.3 结果分析 通过仿真可以看出，系统的工作过程为：在开启按键按下之前，数码管显示优先抢答者的号码为0，计时时间为0，直到开启按键按下时，抢答器才开始计时，如果计时到9999之前，有抢答者按下按键进行抢答，则数码管显示优先抢答者的号码以及计时时间。若计时到9999，则系统显示优先抢答者的号码为0，计时时间为9999，表示无人抢答。从抢答器的工作过程可以看出，系统设计符合预期要求，而且可以准确、可靠工作。 6 总