競賽搶答器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題 目 競賽搶答器課程設(shè)計(jì)</p><p>　　微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目 競賽搶答器課程設(shè)計(jì) </p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p>&l

2、t;p>　　比賽開始，在主持人按下開始鍵，綠燈亮后，選手才可開始搶答，否則違規(guī)。若選手搶答成功，LED顯示器顯示選手號(hào)碼，揚(yáng)聲器鳴叫。若選手搶答違規(guī)（主持人未按開媽鍵），LED顯示器顯示違規(guī)選手號(hào)碼，紅燈亮，揚(yáng)聲器報(bào)警，并根據(jù)比賽規(guī)則進(jìn)行對(duì)該選手進(jìn)行扣分。。設(shè)計(jì)一個(gè)具有8路搶答的搶答器，利用并行接口和開關(guān)鍵。邏輯開關(guān)K0---K7代表搶答按鈕，當(dāng)某個(gè)邏輯開關(guān)閉合時(shí)，相當(dāng)于搶答按鈕按下，此時(shí)在七段數(shù)碼管上將其號(hào)碼顯示出來，并使喇叭響

3、一聲（或者以發(fā)光二極管代替）</p><p><b>　　三、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]吳亦峰、陳德為.單片機(jī)原理與接口技術(shù). 北京:電子工業(yè)出版</p><p>　　[2]周潤景、張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)仿真.</p><p>　　[3]胡耀輝、朱朝華等.單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例經(jīng)

4、典.北京：冶金工業(yè)出版.</p><p>　　[4]張迎新.單片機(jī)初級(jí)教程. 北京: 航空航天大學(xué)出版社,2007.</p><p>　　[5]劉紅玲、邵曉根·《微機(jī)原理與接口技術(shù)》[M]·北京中國電力出版社 </p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)時(shí)間 </b></p><

5、;p>　　2015 年 1 月 5 日 至 2015 年 1 月 11 日</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1

6、 課程設(shè)計(jì)的目的2</p><p>　　2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2</p><p>　　3 設(shè)計(jì)方案與論證4</p><p><b>　　3.1方案一4</b></p><p><b>　　3.2方案二5</b></p><p>　　4 設(shè)計(jì)原理及功能說明6<

7、;/p><p><b>　　4.1設(shè)計(jì)原理6</b></p><p>　　4.2 功能說明8</p><p>　　5單元電路的設(shè)計(jì)9</p><p><b>　　5.1總體設(shè)計(jì)9</b></p><p>　　5.2搶答器電路設(shè)計(jì)11</p><p&g

8、t;　　5.3定時(shí)電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　5.4時(shí)序控制電路12</p><p>　　5.5報(bào)警電路設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.6選手搶答鍵13</p><p>　　6硬件的制作與調(diào)試14</p><p><b>　　7總結(jié)18</b></p><p

9、>　　附錄1：總體電路原理圖21</p><p>　　附錄2：元器件清單22</p><p>　　附錄3：程序源代碼22</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　在現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展的前提下，生活和生產(chǎn)中都要求盡可能的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，自動(dòng)化控制不僅為我們的生活和生產(chǎn)過程帶來了許多的方便，

10、同時(shí)也顯示了一個(gè)國家的科技發(fā)展水平。 </p><p>　　在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活以及學(xué)習(xí)中，對(duì)一些娛樂競賽的活動(dòng)需求日趨增加，而在絕大部分的娛樂比賽當(dāng)中，如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。因此比賽中如何判斷出第一個(gè)舉手或搶答的人成為許多學(xué)者研究的課題。為了保證比賽的準(zhǔn)確性、公正性、直觀性，通常比賽會(huì)設(shè)置競賽搶答器。本此微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)課題是利用微機(jī)原理及接口技術(shù)，設(shè)計(jì)出一個(gè)競賽搶答器系統(tǒng)，該搶答

11、系統(tǒng)具有8個(gè)人的搶答控制按鈕（本課題中使用開關(guān)作為按鈕），選手通過按鈕來進(jìn)行搶答。本設(shè)計(jì)主要是以8086為核心，通過加上必要的支持芯片，比如時(shí)鐘電路、地址鎖存器、收發(fā)器、8255,8253等，構(gòu)成一臺(tái)完整微機(jī)系統(tǒng)。通過8255A與外部鍵盤相連，工作方式為定時(shí)掃描，利用定時(shí)器產(chǎn)生中斷、CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，或軟件定時(shí)掃描，并在有鍵按下時(shí)轉(zhuǎn)入鍵功能處理程序。中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A在本系統(tǒng)中用來管理選手按鍵中斷信息?？删幊潭〞r(shí)器

12、／計(jì)數(shù)器8253用來設(shè)定揚(yáng)聲器的發(fā)聲頻率和發(fā)聲時(shí)間。LED顯示器用來連接到8255A的B口，用來顯示選手號(hào)。搶答器對(duì)采樣獲得的各路搶答信號(hào)進(jìn)行分柝,能夠識(shí)別超前違規(guī)信號(hào)、有效搶答信號(hào),并對(duì)它們進(jìn)行處理。使每一次搶答</p><p>　　整個(gè)課程設(shè)計(jì)不僅讓學(xué)生在課堂上學(xué)到的純理論知識(shí)學(xué)以致用，而且還充分鍛煉了學(xué)生的分析問題解決問題的能力，開拓創(chuàng)新的精神，嚴(yán)謹(jǐn)了學(xué)生的思維，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，為以后的更加獨(dú)立自主的

13、學(xué)習(xí)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1 課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，全面掌握單片微型計(jì)算機(jī)及其接口的工作原理、編程和使用方法的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過獨(dú)立或協(xié)作提出并論證設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行軟、硬件調(diào)試，最后獲得正確的運(yùn)行結(jié)果，可以加深和鞏固對(duì)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的掌握，進(jìn)一步建立計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)整體概念，初步掌

14、握單片機(jī)軟、硬件開發(fā)方法。</p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)同學(xué)們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，使同學(xué)們達(dá)到以下能力訓(xùn)練： （1）調(diào)查研究、分析問題的能力；（2）使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)規(guī)范的能力；（3）查閱中外文獻(xiàn)的能力；（4）制定設(shè)計(jì)方案的能力；（5）計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力；（6）設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖的能力；（7）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析能力；（8）語言文字表達(dá)的能力</p><p>　　2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與

15、要求</p><p>　　主要進(jìn)行兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)，即單片機(jī)最小系統(tǒng)和存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)、接口技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)。其中，單片機(jī)最小系統(tǒng)主要要求學(xué)生熟悉單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能、引腳的使用、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、4個(gè)并行接口和一個(gè)串行接口的實(shí)際應(yīng)用，從而可構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)，并編程進(jìn)行簡單使用。 </p><p>　　存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)要求學(xué)生掌握常用半導(dǎo)體芯片與單片機(jī)的接口，如EPROM存儲(chǔ)器用作

16、外部程序存儲(chǔ)器時(shí)與單片機(jī)的連接關(guān)系，SRAM存儲(chǔ)器用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)與單片機(jī)的連接關(guān)系，E2PROM存儲(chǔ)器用作外部程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)與單片機(jī)的連接關(guān)系。能合理分配和使用單片機(jī)的內(nèi)部和外部存儲(chǔ)器，編程實(shí)現(xiàn)正常的讀寫功能。在進(jìn)行智力競賽時(shí)，為了具有一種反應(yīng)準(zhǔn)確顯示方便的搶答裝置，下面設(shè)計(jì)了一種帶有定時(shí)功能的多路搶答器</p><p>　　1、八路搶答，各用一個(gè)搶答按鈕；  </p>

17、<p>　　2、設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，該開關(guān)由主持人控制； </p><p>　　3、具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能，搶答開始后若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到系統(tǒng)清零為止； </p><p>　　4、當(dāng)主持人按下“開始”按鈕，搶答開始。 </p><p>　　5、

18、當(dāng)某一路搶答成功時(shí)，在數(shù)碼管上顯示成功信息和該路的號(hào)數(shù)； </p><p>　　6、當(dāng)某一路搶答違規(guī)時(shí)，能在數(shù)碼管上顯示違規(guī)信息和號(hào)數(shù)； 可擴(kuò)展以下功能：  </p><p>　　7、具有定時(shí)搶答的功能，選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答有效，且一次搶答的時(shí)間設(shè)定為30秒，超時(shí)揚(yáng)聲器報(bào)警；  </p><p>　　8、

19、定時(shí)搶答的時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)搶答，時(shí)間顯示器上顯示00。 </p><p>　　9、開始開關(guān)未動(dòng)作，在數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示，選手搶答無效，并報(bào)警，系統(tǒng)復(fù)位，重新開始 </p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)方案與論證</b></p><p&

20、gt;<b>　　3.1方案一</b></p><p>　　(1) 本方案定時(shí)搶答器的總體框圖如下圖所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。 </p><p>　　(2) 定時(shí)搶答器的工作過程是

21、：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“消除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，提醒節(jié)目主持人注意；控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；控制電路要使定時(shí)

22、器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)消零為止，當(dāng)選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。</p><p><b>　　3.2方案二</b></p><p>　　本方案完成的功能如圖 所示，當(dāng)主持人宣布搶答開始的時(shí)候，按下開始按鈕，此時(shí)電路進(jìn) 入搶答狀態(tài)，選手的輸入采用了掃描式

23、的輸入，之后把相應(yīng)的信息送往單片機(jī)，再由單片機(jī) 輸出到顯示輸出電路中。此時(shí)有人第一按下相應(yīng)的搶答按鈕，經(jīng)過單片機(jī)的控制選擇，在八 段顯示器上顯示相應(yīng)的號(hào)碼，并鎖存，同時(shí)禁止其他按鈕的輸入。</p><p>　　基于以上兩種方案做以簡要分析，第一種方案電路較為復(fù)雜，但無需進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，直接進(jìn)行線路的連接就可以運(yùn)行。第二種方案電路較為簡單，需要進(jìn)行復(fù)雜的軟件設(shè)計(jì)，并需要進(jìn)行很長時(shí)間調(diào)試，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。

24、說以決定選擇第一種方案.</p><p>　　4 設(shè)計(jì)原理及功能說明</p><p><b>　　4.1設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　系統(tǒng)選擇8086CPU，8255A片選地址為04A＊H，如下圖所示8255A的A口只作輸出使用，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。8255的B口只作輸入使用，作為8個(gè)搶答信號(hào)的輸入。8255的C口作位操作，驅(qū)動(dòng)發(fā)光管。A口地址

25、為04A0H。B口地址為04A2H，C口地址為04A4H，控制字地址04A6H。A口工作方式選方式0，B口工作方式選方式1。8255A工作方式控制字為86H（1000，0110）B。C口的最高兩位PC6，PC7作位操作，驅(qū)動(dòng)發(fā)光管二極管。</p><p>　　搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0~S7表示。 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S,該開關(guān)由主持人控制。 搶答器具有

26、鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在七段數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。</p><p>　　當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到

27、主持人將系統(tǒng)清除為止。 如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。</p><p><b>　　4.2 功能說明</b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)是要求設(shè)計(jì)一個(gè)競賽搶答器。在做本實(shí)驗(yàn)之前，我們先熟悉了中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A、可編程并行接口接口芯片8255A、可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器8253和數(shù)碼管的用法，掌握了匯

28、編程序的設(shè)計(jì)。通過本次實(shí)驗(yàn)掌握了微機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)步驟，鍛煉了我們的對(duì)硬件和軟件的的綜合操作。本次設(shè)計(jì)需要熟練掌握匯編語言，熟悉中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A、可編程并行接口接口芯片8255A、可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳和功能，熟悉LED顯示器的結(jié)構(gòu)及譯碼方式。 中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A在本系統(tǒng)中用來管理選手按鍵中斷信息?？删幊滩⑿薪涌诮涌谛酒?255A在本系統(tǒng)中用來連接選手的按鍵，邏輯開關(guān)K0—K7代表競賽搶

29、答按鈕0—7號(hào)，當(dāng)某個(gè)邏輯開關(guān)置1時(shí)，相應(yīng)某組搶答按鈕按下。在七段數(shù)碼管上將其組號(hào)（0—7）顯示出來，并使微機(jī)揚(yáng)聲器響</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　首先初始化8255，然后判斷是啟動(dòng)還是復(fù)位操作，若是復(fù)位操作，則控制8255輸出的數(shù)據(jù)使綠色和紅色指示燈、LED數(shù)碼管全滅；否則啟動(dòng)下一次搶答，使綠色發(fā)光二極管亮，當(dāng)8255的輸入

30、口A有不為0的數(shù)據(jù)時(shí)，則使紅色發(fā)光二極管點(diǎn)亮、并判斷先撥動(dòng)開關(guān)的組號(hào)，在LED上顯示出其組號(hào)。</p><p><b>　　2、使用設(shè)備</b></p><p>　　并行接口8255:通過編程來指定它要完成的功能，是并行數(shù)字設(shè)備與微機(jī)間的接口。</p><p>　　數(shù)碼管:指示先搶答的組號(hào)。</p><p><b&

31、gt;　　二極管:指示搶答。</b></p><p>　　開關(guān):作為搶答者的按鈕。</p><p><b>　　5單元電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　因?yàn)檫@次的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)8路競賽搶答器，所以必須要用到數(shù)碼顯示、中斷控制、計(jì)時(shí)

32、以及分頻等功能，所以初步分析之后，需要8255、8259、8253等芯片。 </p><p>　　經(jīng)過進(jìn)一步的分析，實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷出最先搶答者的信號(hào)并鎖存，而同時(shí)不理睬其他搶答者的信號(hào)。為此，可將8個(gè)搶答按鈕信號(hào)通過一個(gè)8位并行輸入口接至微機(jī)中。當(dāng)主持人啟動(dòng)搶答過程后，微機(jī)通過該并行輸入口循環(huán)對(duì)8路搶答信號(hào)進(jìn)行采樣。當(dāng)采樣到那一組的搶答信號(hào)已經(jīng)發(fā)出，則立即停止采樣，并記錄下該組的組號(hào)。每路搶答按鈕

33、電路可以參考圖2.1進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p>　　由圖可知,當(dāng)8組均未按下?lián)尨鸢粹o時(shí),送入到并行接口的8位搶答狀態(tài)都是0,而當(dāng)微機(jī)采樣到這8位數(shù)據(jù)不為0時(shí),則表示有一組獲得了搶答機(jī)會(huì),然后通過逐位查詢個(gè)位狀態(tài),即可判斷出哪一組搶答成功,最后利用并行輸出接口將搶答成功的組號(hào)現(xiàn)實(shí)出來.在實(shí)驗(yàn)中,可以僅用一位7段數(shù)碼管來顯示搶答選手的組號(hào)。 </p><p>　　為了對(duì)搶答后的回答時(shí)間

34、進(jìn)行計(jì)時(shí)控制,可以利用一個(gè)可編程定時(shí)計(jì)時(shí)器，先置計(jì)數(shù)初值，再計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到后，由并行接口輸出一個(gè)響鈴信號(hào)提示搶答選手的回答時(shí)間已到。揚(yáng)聲器鳴叫，由于設(shè)計(jì)要求揚(yáng)聲器鳴叫的聲音頻率不同，所以必須還有一個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻工作。 </p><p>　　由于本系統(tǒng)要求對(duì)犯規(guī)的組亮紅燈警告，主持人按下啟動(dòng)鍵后需要綠燈顯示，以及搶答成功后需要亮黃燈，所以要設(shè)置一個(gè)LED顯示電路例如，在主持人按下啟動(dòng)按鍵之前，如果有

35、搶答鈕被按下，則該搶答選手犯規(guī)，可以通過并行接口輸出一個(gè)信號(hào)使該組的紅色發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮以示該組選手犯規(guī)。</p><p>　　5.2搶答器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　搶答電路是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，是面向選手和觀眾的。本部分所設(shè)計(jì)的搶答電路是基于八路按鍵式數(shù)字搶答器所設(shè)計(jì)的，它可供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，并且分別用8個(gè)按鍵開關(guān)進(jìn)行搶答，選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答有效。本電路和報(bào)警電路、

36、時(shí)序電路和定時(shí)電路相互配合共同完成功能強(qiáng)大的競賽搶答功能。</p><p><b>　　(1) 電路說明 </b></p><p>　　電路選用優(yōu)先編碼器74LS148和鎖存器74LS297來完成。該電路主要完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，

37、其按鍵操作無效。</p><p><b>　?。?）工作過程</b></p><p>　　接通電源后，主持人將開關(guān)置于“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；當(dāng)主持人宣布說“開始搶答”，同時(shí)將開關(guān)置于“開始”狀態(tài)，揚(yáng)聲器給出聲響提示后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示四

38、項(xiàng)工作。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止，禁止二次搶答，定時(shí)器顯示剩余時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止，當(dāng)選手將問題回答完畢后，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)清零，以使進(jìn)行下一輪搶答。</p><p>　　5.3定時(shí)電路設(shè)計(jì) </p><p>　　該部分主要由555定時(shí)器、十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48譯碼電路和兩個(gè)7段數(shù)碼管及相關(guān)電路組成。主持人設(shè)定搶答

39、器時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供，可預(yù)置時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)電路選十進(jìn)制同步可逆，計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，倒計(jì)時(shí)到零時(shí)，定時(shí)電路輸出低電平有效的“定時(shí)到信號(hào) ”</p><p><b>　　原理及設(shè)計(jì) </b></p><p>　　兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)

40、鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)， 輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答

41、無效。</p><p><b>　　5.4時(shí)序控制電路</b></p><p><b>　　(1) 功能說明 </b></p><p>　　在任何時(shí)刻，電路的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，而且還取決于電路原來的狀態(tài)。不難想到，時(shí)序邏輯電路中必然包含某些存儲(chǔ)器件，用來存儲(chǔ)或者說記憶電路原來的狀態(tài)。 

42、;時(shí)序控制電路是搶答設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，電路要滿足以下三個(gè)功能要求： </p><p>　　主持人將控制開關(guān)撥到“開始’位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和設(shè)定電路進(jìn)行正常搶答工作狀態(tài)。 </p><p>　　當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和設(shè)定電路停止工作。 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，同時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作，

43、定時(shí)顯示器上顯示00</p><p>　　(2)工作原理分析 </p><p>　　根據(jù)上面的功能要求以及數(shù)字搶答電路圖所示，設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路如圖所示。其中門 的作用是控制電路如圖所示。其中門 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，門 的作用是控制74LS148選通輸入端 。</p><p><b>　　5

44、.5報(bào)警電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　報(bào)警電路用于報(bào)警，當(dāng)遇到報(bào)警信號(hào)時(shí)，發(fā)出警報(bào)。一般喇叭是一種電感性圖5報(bào)警電路圖。8951驅(qū)動(dòng)喇叭的信號(hào)為各種頻率的脈沖。因此，最簡單的喇叭驅(qū)動(dòng)方式就是利用達(dá)林頓晶體管，或者以兩個(gè)常用的小晶體管連接成達(dá)林頓架勢。在右圖中電阻R為限流電阻，在此利用晶體管的高電流增益，以達(dá)到電路快速飽和的目的。不過，如果要由P0輸出到此電路，還需要連接一個(gè)10K的上拉電阻。&

45、#160;</p><p>　　選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，實(shí)現(xiàn)：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次作"清除"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。</p><p><b>　　5.6選手搶答鍵</b></p><p>　　AT

46、89C51的P1口做一個(gè)為選手搶答的輸入按鍵引腳，P1.0至P1.7輪流輸出低電位，給每一個(gè)選手編號(hào)1至8，當(dāng)選手按下按鈕時(shí)，P1口個(gè)端口的電平變化從P1口輸入，經(jīng)單片機(jī)處理后從P0輸出由數(shù)碼管顯示搶答者編號(hào)。</p><p><b>　　6硬件的制作與調(diào)試</b></p><p><b>　　硬件連接電路圖 </b></p>

47、;<p>　　下圖為競賽搶答器（模擬）的原理圖，邏輯開關(guān)K0～K7代表競賽搶答按鈕0～7號(hào)，當(dāng)某個(gè)邏輯電平開關(guān)置“1”時(shí)，相當(dāng)某組搶答按鈕按下。在七段數(shù)碼管上將其組號(hào)（0～7）顯示出來，并使微機(jī)揚(yáng)聲器響一下。</p><p>　　下圖為競賽搶答器的原理圖，邏輯開關(guān)K0—K7代表競賽搶答按鈕0—7號(hào)，當(dāng)某個(gè)邏輯開關(guān)置1時(shí)，相應(yīng)某組搶答按鈕按下。在七段數(shù)碼管上將其組號(hào)（0—7）顯示出來，并使PC喇叭響一

48、下 </p><p><b>　　編程提示</b></p><p>　　設(shè)置8255為Ｃ口輸入、Ａ口輸出，讀?。每跀?shù)據(jù)，若為0表示無人搶答，若不為0則有人搶答。根據(jù)讀取數(shù)據(jù)可判斷其組號(hào)。從鍵盤上按空格鍵開始下一輪搶答，按其它鍵程序退出</p><p><b>　　調(diào)試過程</b></p><p>&

49、lt;b>　　（1）實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p><b>　　1)硬件連線</b></p><p>　　8255模塊的WR、RD分別連到ISA總線接口的IOWR、IORD。</p><p>　　k8255模塊的數(shù)據(jù)（AD0～7）、地址線（A0～7）分別連到ISA總線接口 數(shù)據(jù)（LAD0～7）、地址線（LA0～7）。l8

50、255模塊選通線CE連到ISA總線接口模塊的IOY0。m8255的PA0～7連到鍵盤顯示模塊的KD0～7；8255的PB0～3連到鍵盤顯示模塊的KL1～4。 。</p><p>　　2）將程序鍵入電腦上,并保存到D盤(文件名為8255.ASM)。</p><p>　　3）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試:首先，進(jìn)行編譯，如有錯(cuò)誤，進(jìn)行改正，直至完全正確，再進(jìn)行連接，最后運(yùn)行。</p>

51、<p>　　4）撥動(dòng)開關(guān)，觀察數(shù)碼管和二極管的變化。</p><p><b>　　(2)出現(xiàn)的問題</b></p><p>　　a、程序運(yùn)行時(shí)，L1一直亮，L2不亮。</p><p>　　解決方法：檢測L1,L2,出現(xiàn)故障。則將L1替換為L8,L2替換為L6,即8255 的端口B（如PB2、PB1）分別和發(fā)光二極管L6（綠）、

52、L8（紅）連接。</p><p><b>　　b、數(shù)碼管不亮。</b></p><p>　　解決方法:由于復(fù)位后數(shù)碼管PB高四位置0，啟動(dòng)后沒有進(jìn)行置1，故在啟動(dòng)時(shí)，與L1同時(shí)置1.</p><p>　　c、四個(gè)數(shù)碼管都亮。</p><p><b>　　解決方法：將程序</b></p>

53、<p>　　K6:MOV DX,PB       ;讓B口的L1亮L2滅</p><p>　　(11111101B)，表示有人搶答</p><p>　　MOV AL,0FDH   </p><p><b>　　OUT DX,A

54、L</b></p><p>　　改為：K6:MOV DX,PB   ;讓B口的L1亮L2滅     </p><p>　　(01000100B)，表示有人搶答</p><p>　　MOV AL,044H    ；送位選信號(hào)，即

55、第三個(gè)亮</p><p>　　OUT DX,AL </p><p>　　d、一次搶答完后，無法進(jìn)行下一次搶答。</p><p>　　解決方法：加一個(gè)程序 JMP K1</p><p><b>　　7總結(jié)</b></p><p>　　通過本次實(shí)驗(yàn)掌握了微機(jī)系統(tǒng)

56、的開發(fā)步驟，掌握了中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A、可編程并行接口接口芯片8255A、可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器8253和數(shù)碼管的用法，掌握了匯編程序的設(shè)計(jì)。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)需要熟練掌握匯編語言，熟悉中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A、可編程并行接口接口芯片8255A、可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳和功能，熟悉LED顯示器的結(jié)構(gòu)及譯碼方式。 </p><p&g

57、t;　　中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A在本系統(tǒng)中用來管理選手按鍵中斷信息?？删幊滩⑿薪涌诮涌谛酒?255A在本系統(tǒng)中用來連接選手的按鍵，主持人的開始鍵和復(fù)位鍵，用來連接黃燈、紅燈、綠燈三個(gè)發(fā)光二極管，用來提示搶答信息，用來連接LED顯示器控制顯示器的輸出，還連接到8253的GATE1端，控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)和停止計(jì)數(shù)的操作?？删幊潭〞r(shí)器／計(jì)數(shù)器8253用來設(shè)定揚(yáng)聲器的發(fā)聲頻率和發(fā)聲時(shí)間。LED顯示器用來連接到8255A的B口，用來顯示選手號(hào)

58、。 </p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)我也獲得了許多收益，首先，讓我更好的掌握了8259A、8255A、8253芯片的工作原理、方式及其應(yīng)用。其次，讓我學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的微機(jī)系統(tǒng)，以及設(shè)計(jì)一個(gè)簡單微機(jī)系統(tǒng)所需要的步驟和設(shè)計(jì)中需要注意的地方。 </p><p>　　本人在設(shè)計(jì)中遇到很多困難，大都是對(duì)和芯片的應(yīng)用還不是很熟練，還需更加努力更加深入的了解微機(jī)系統(tǒng)和芯

59、片功能。通過對(duì)搶答器這一課題的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),使我更好的將理論與實(shí)踐相結(jié)合,我更加深入地理解了，微機(jī)原理課程上講到的并行芯片8255的功能，以及引腳的作用，同時(shí)加深了對(duì)于該芯片的應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，同時(shí)在試驗(yàn)室的環(huán)境里熟悉了匯編程序的編寫過程和運(yùn)行過程。更重要的是通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步掌握了程序設(shè)計(jì)的合理結(jié)構(gòu)。但要達(dá)到這樣的程度其首要條件還是要學(xué)好課本上的基礎(chǔ)知識(shí),理解每一條指令的意義。由于我的能力和時(shí)間的限制，沒能通過硬件的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，只是通過查找一

60、些資料和大腦抽象來設(shè)計(jì)本次課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的搶答器還存在一些問題有待改進(jìn)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]吳亦峰、陳德為.單片機(jī)原理與接口技術(shù). 北京:電子工業(yè)出版社.2005.</p><p>　　[2] 周潤景、張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)仿真. 北京:

61、0;航空航天大學(xué)出版社,2007.</p><p>　　[3] 胡耀輝、朱朝華等.單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例經(jīng)典.北京：冶金工業(yè)出版社.2006.</p><p>　　[4] 張迎新.單片機(jī)初級(jí)教程. 北京: 航空航天大學(xué)出版社,2007.</p><p>　　[5]劉紅玲、邵曉根·《微機(jī)原理與接口技術(shù)》[M]·北

62、京：中國電力出版社</p><p>　　[6]顧暉.微機(jī)原理與接口技術(shù):基于8086和Proteus仿真.電子工業(yè)出版社2011</p><p>　　[7]彭虎.微機(jī)原理與接口技術(shù)(第2版) . 電子工業(yè)出版</p><p>　　附錄1：總體電路原理圖</p><p><b>　　附錄2：元器件清單</b></p&

63、gt;<p>　　（1）8255A接口芯片：用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入及輸出顯示 </p><p>　?。?）74LS244鎖存器：用來鎖存數(shù)據(jù) </p><p>　?。?）七段數(shù)碼管：用來顯示搶答的組號(hào)</p><p>　?。?）按鍵開關(guān)：用于各個(gè)小組進(jìn)行搶答 </p><p>　　(5)導(dǎo)線若干，pc機(jī)

64、 中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259A、可編程并行接口芯片</p><p>　　8255、可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器8253，三個(gè)一樣的驅(qū)動(dòng)器，黃、紅、綠三個(gè)發(fā)光二極管，十三個(gè)電阻，一個(gè)6輸入與非門，一個(gè)非門，一個(gè)揚(yáng)聲器，一個(gè)LED顯示器，8個(gè)按鍵。</p><p>　　附錄3：程序源代碼 </p><p>　　M8254C0 EQU 0C840H</p&

65、gt;<p>　　M8254M EQU 0C843H</p><p>　　M8255A EQU 0C860H</p><p>　　M8255B EQU 0C861H</p><p>　　M8255C EQU 0C862H</p><p>　　M8255M EQU 0C863H</p><p>　　DATA

66、 SEGMENT</p><p>　　TAB DB 60H,0CAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH</p><p><b>　　DATA ENDS</b></p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:DATA</p>&l

67、t;p>　　START:MOV AX,DATA</p><p><b>　　MOV DS,AX</b></p><p>　　MOV DX,M8255M ;初始化8255</p><p>　　MOV AL,98H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b><

68、/p><p>　　BEGIN:MOV DX,M8255C ；檢查脈沖信號(hào)</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　AND AL,80H</p><p><b>　　JZ BEGIN</b></p><p>　　MOV DX,M8

69、254M ；定義8254方式</p><p>　　MOV AL,31H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,M8254C0 ；定時(shí)10秒</p><p>　　MOV AL,0AH</p><p><b

70、>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,M8255C ；gate開啟</p><p>　　MOV AL,00000101B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　JCH: MOV DX,M8255A

71、 ；檢查是否有人按鍵</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　TEST AL,11111111B</p><p>　　JNZ KAISHI ；有則跳至kaishi</p><p>　　MOV DX,M8255C ；檢查10秒是否到

72、</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　AND AL,40H</p><p><b>　　JZ JCH</b></p><p><b>　　JNZ LABA</b></p><p>　　KAISHI:MOV SI,0

73、 ；判斷哪個(gè)搶到</p><p>　　YR: SHL AL,1</p><p><b>　　INC SI</b></p><p><b>　　JNC YR</b></p><p><b>　　DEC SI</b></p><p>

74、;　　MOV AL,TAB[SI] ；顯示</p><p>　　MOV DX,M8255B</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　LABA:MOV DX,M8255M ；喇叭響</p><p>　　MOV AL,01H</p><

75、;p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,M8254M ；8254計(jì)時(shí)2秒</p><p>　　MOV AL,31H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,M8254C0</p&

76、gt;<p>　　MOV AL,03H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,M8255M ；8255控制喇叭停止響</p><p>　　MOV AL,00H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b>

77、</p><p>　　CALL BREAK </p><p><b>　　JMP BEGIN</b></p><p>　　BREAK PROC NEAR ；任意鍵退出</p><p>　　MOV AH,06H</p><p>　　MOV DX,0F

78、FH</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p><b>　　JE RETURN</b></p><p>　　MOV AX,4C00H</p><p><b>　　INT 21H</b></p><p>　　RETURN:RET&