基于單片機八路搶答器的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 端通過電阻接高電平來實現單片機的復位。 如圖 32 所示。 圖 32 復位、時鐘電路 搶答電路 按照鍵盤與單片機的連接方式可分為獨立式鍵盤與矩陣式鍵盤。獨立式鍵盤是一種常見的輸入裝置， 但是獨立式鍵盤局限于個數，以及占用較多 I/O 口，所以本次設計采用的 是矩陣 式鍵盤。 如圖 33 所示 。 圖 33 搶答電路 矩陣鍵盤行掃描實現原理： 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 9 頁 判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線 和 置低電平，然后檢測列線的狀態。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態。若 某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵 。 顯示電路 在單片機應用系統中，對于系統的運行狀態和運行結果，通常都需要直觀交互顯示出來。單片機應用系統中最常用的顯示器有 LED 和 LCD 兩種。這兩種顯示器都可以顯示數字、字符及系統的狀態， LED 和 LCD 數碼顯示最為普遍，本設計采用的是更為環保的 4 位 LED 顯示器。如圖 34 所示 。 圖 34 顯示電路 4 位數碼管動態顯示原理與實現： 端口接動態數碼管的字形碼筆段， 端口接動態數碼管的數位選擇端。 4 位數碼 管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極 COM 增加位選端控制電路，位選端由獨立的 I/O 線控制，當單片機 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 10 頁 輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選端控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態 顯示原理 。在輪流顯示過程中，每位元數碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極體的余輝效應，盡管實際上各 位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示資料，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的 I/O 埠，而且功耗更低。 控制電路 本次設計中控制電路采用 4 個獨立按鍵來控制搶答時間的加減，時間對搶答器功能的調節，如圖 35 所示。 圖 35 控制電路 控制電路的原理與實現： 當控制電路中 K9K12 中有鍵被按下時，對應的 I/O 口被置低電平，聽過中斷程序實現相對應的功能。該電路采用獨立式按鍵，其原理簡單明了。 報警電路 因為搶答器的報警比較簡單，只 起提示選手的搶答成功信息及時間警告等少許功能，本次報警電路核心器件采用一個蜂鳴器實現報警。如圖 36 所示。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 11 頁 圖 36 報警電路 整機工作原理 本系統采用單片機作為整個控制核心。控制系統的四個模塊為：顯示模塊、 控制模塊、 報警 模塊、搶答 模塊 （原理圖見附錄 1）。 工作時， 該系統通過 矩陣鍵盤 輸入搶答信號， 經單片機的處理，輸出控制信號， 利用一個 4 位 數碼管來完成顯示功能 并伴隨蜂鳴器報警 ，用按鍵來讓選手進行搶答，在數碼管上顯示哪一組先答題的，從而實現整個搶答過程。 當主持人按下開始鍵時，向單片機 引腳輸入 一個低電平信號，表示整個電路開始工作，此時數碼管前兩位顯示選手編號（無人搶答顯示 00），后兩位顯示倒計時剩余時間。若在 25 秒內仍然無人搶答，蜂鳴器在最后 5 秒發出連續報警，提示搶答時間快要結束；若在 30 秒內有人搶答，并且搶答成功，則將選手編號顯示在數碼管前兩位上，后兩位顯示搶答剩余時間，同時蜂鳴器發出一聲報警，提示其他沒有搶答的選手此題已被人搶答成功。若在搶答過程中遇見特殊情況， 主持人則可以通過時間加，時間減按鍵來進行時間調節。若要開始新的一輪搶答，主持人按下復位鍵再按開始鍵即可。 此次用單片機設計的搶答器 思路簡單明了，可操作性強，可靠性高，擴展功能強，能夠完全實現普通搶答器的基本功能。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 12 頁 第 4 章 軟件設計 定時中斷模塊 由于搶答器中需要顯示倒計時來提示選手們搶答時間，在規定時間內作答，所以需要有定時中斷模塊，當時間小于 6 秒時，搶答器需要提供警告，以及當搶答時間結束時，要關閉外部中斷，表示搶答結束，此時再有鍵按下搶答器也不會做出反應。 流程圖如圖 43 所示。 程序： EA=1。ET0=1。 /*開啟總中斷源 */ EX0=1。 /*啟動外部中斷 0*/ if(shijian==0) { TR0=0。TR2=0。TF2=0。 } 外部中斷模塊 搶答器主要外部中斷來自于選手們的搶答，當選手搶答時，搶答器同時判斷被按下的鍵號并顯示在數碼管之上，然后再數碼管上顯示剩余時間，同時關閉中斷，表示搶答定 時器 0 中斷 1 秒時間到？ 秒加 1？ 數碼管顯示秒值 中斷返 回 圖 43搶答器定時器中斷流程圖 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 13 頁 結束，此時再有鍵按下搶答器也不會做出反應。外部中斷流程圖如圖 43 所示。 程序： 外部中斷 0 中斷 K1 按下？ K0 按下？ K2 按下？ K3 按下？ K4 按下？ K6 按下？ K7 按下？ K5 按下？ 中斷返回 數碼管顯示 01 數碼管顯示 02 數碼管顯示 03 數碼管顯示 04 數碼管顯示 06 數碼管顯示 05 數碼管顯示 07 數碼管顯示 08 圖 43 外部中斷流程圖 Y Y Y Y Y Y Y Y N N N N N N N N 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 14 頁 void timer_2()interrupt 5 { TH2=(6553650000)/256。 TL2=(6553650000)%256。 P1=0xfe。 temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) { delay(5)。 temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) { temp=P1。 TR2=0。 switch(temp) { case 0xee:{TR0=0。TF2=0。num=1。bj()。red=1。huang=0。}break。 case 0xde:{TR0=0。TF2=0。num=2。bj()。red=1。huang=0。}break。 case 0xbe:{TR0=0。TF2=0。num=3。bj()。red=1。huang=0。}break。 case 0x7e:{TR0=0。TF2=0。num=4。bj()。red=1。huang=0。}break。 } while(temp!=0xf0) { temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 }}} P1=0xfd。 temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) { 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 15 頁 delay(5)。 temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) { temp=P1。 TR2=0。 switch(temp) { case 0xed:{TR0=0。TF2=0。num=5。bj()。red=1。huang=0。}break。 case 0xdd:{TR0=0。TF2=0。num=6。bj()。red=1。huang=0。}break。 case 0xbd:{TR0=0。TF2=0。num=7。bj()。red=1。huang=0。}break。 case 0x7d:{TR0=0。TF2=0。num=8。bj()。red=1。huang=0。}break。 } while(temp!=0xf0) { temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 }}} 報警模塊 報警模塊主要作用有兩個，一是當時間還剩 5 秒時，蜂鳴器放出報警，以此提 示選手們搶答時間將要結束；二是當有選手第一時間搶答成功時發出報警聲，提示其他選手不必再搶答。 報警程序流程圖 如圖 44 所示。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 16 頁 程序： if(bb==1) { bb=0。 if(shijian==5) { speak=~speak。 } if(shijian==4) { speak=~speak。 } if(shijian==3) { speak=~speak。 } if(shijian==2) { speak=~speak。 } if(shijian==1) 定時 0 中斷 時間 =6？ 秒加 1？ 報 警 中斷返回 圖 44 報警程序流程圖 Y Y N N 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 (論文 ) 第 17 頁 { speak=~speak。 } 控制模塊 控制模塊主要作用是對搶答器的開始和復位 功能進行控制，主要由主持人來實現功能。當開始鍵被按下時，搶答器開始正常工作；當搶答器停止工作是，可以按下復位鍵使搶答器回答初始化狀態。 控制程序流程圖 如圖 45 所示。 程序： void keyscan() { if(sjia==0) { delay(5)。 if(sjia==0) { 初 始 化 部 分 K9==0？ 啟動中斷，數碼管開始倒計時 中斷返回 K10==0？ K11==0？ K12==0？ 時間加