基于单片机八路抢答器的设计

基于单片机八路抢答器的设计内容摘要：

端通过电阻接高电平来实现单片机的复位。 如图 32 所示。 图 32 复位、时钟电路 抢答电路 按照键盘与单片机的连接方式可分为独立式键盘与矩阵式键盘。 独立式键盘是一种常见的输入装置， 但是独立式键盘局限于个数，以及占用较多 I/O 口，所以本次设计采用的 是矩阵 式键盘。 如图 33 所示。 图 33 抢答电路 矩阵键盘行扫描实现原理： 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 9 页 判断键盘中有无键按下 将全部行线 和 置低电平，然后检测列线的状态。 只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与 4 根行线相交叉的 4个按键之中。 若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。 其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。 在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。 若 某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 显示电路 在单片机应用系统中，对于系统的运行状态和运行结果，通常都需要直观交互显示出来。 单片机应用系统中最常用的显示器有 LED 和 LCD 两种。 这两种显示器都可以显示数字、字符及系统的状态， LED 和 LCD 数码显示最为普遍，本设计采用的是更为环保的 4 位 LED 显示器。 如图 34 所示。 图 34 显示电路 4 位数码管动态显示原理与实现： 端口接动态数码管的字形码笔段， 端口接动态数码管的数位选择端。 4 位数码 管的 8 个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选端控制电路，位选端由独立的 I/O 线控制，当单片机 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 10 页 输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选端控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态 显示原理。 在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为 1～ 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各 位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 埠，而且功耗更低。 控制电路 本次设计中控制电路采用 4 个独立按键来控制抢答时间的加减，时间对抢答器功能的调节，如图 35 所示。 图 35 控制电路 控制电路的原理与实现： 当控制电路中 K9K12 中有键被按下时，对应的 I/O 口被置低电平，听过中断程序实现相对应的功能。 该电路采用独立式按键，其原理简单明了。 报警电路 因为抢答器的报警比较简单，只 起提示选手的抢答成功信息及时间警告等少许功能，本次报警电路核心器件采用一个蜂鸣器实现报警。 如图 36 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 11 页 图 36 报警电路 整机工作原理 本系统采用单片机作为整个控制核心。 控制系统的四个模块为：显示模块、 控制模块、 报警 模块、抢答 模块 （原理图见附录 1）。 工作时， 该系统通过 矩阵键盘 输入抢答信号， 经单片机的处理，输出控制信号， 利用一个 4 位 数码管来完成显示功能 并伴随蜂鸣器报警 ，用按键来让选手进行抢答，在数码管上显示哪一组先答题的，从而实现整个抢答过程。 当主持人按下开始键时，向单片机 引脚输入 一个低电平信号，表示整个电路开始工作，此时数码管前两位显示选手编号（无人抢答显示 00），后两位显示倒计时剩余时间。 若在 25 秒内仍然无人抢答，蜂鸣器在最后 5 秒发出连续报警，提示抢答时间快要结束；若在 30 秒内有人抢答，并且抢答成功，则将选手编号显示在数码管前两位上，后两位显示抢答剩余时间，同时蜂鸣器发出一声报警，提示其他没有抢答的选手此题已被人抢答成功。 若在抢答过程中遇见特殊情况， 主持人则可以通过时间加，时间减按键来进行时间调节。 若要开始新的一轮抢答，主持人按下复位键再按开始键即可。 此次用单片机设计的抢答器 思路简单明了，可操作性强，可靠性高，扩展功能强，能够完全实现普通抢答器的基本功能。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 12 页 第 4 章 软件设计 定时中断模块 由于抢答器中需要显示倒计时来提示选手们抢答时间，在规定时间内作答，所以需要有定时中断模块，当时间小于 6 秒时，抢答器需要提供警告，以及当抢答时间结束时，要关闭外部中断，表示抢答结束，此时再有键按下抢答器也不会做出反应。 流程图如图 43 所示。 程序： EA=1。 ET0=1。 /*开启总中断源 */ EX0=1。 /*启动外部中断 0*/ if(shijian==0) { TR0=0。 TR2=0。 TF2=0。 } 外部中断模块 抢答器主要外部中断来自于选手们的抢答，当选手抢答时，抢答器同时判断被按下的键号并显示在数码管之上，然后再数码管上显示剩余时间，同时关闭中断，表示抢答定 时器 0 中断 1 秒时间到。 秒加 1。 数码管显示秒值 中断返 回 图 43抢答器定时器中断流程图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 13 页 结束，此时再有键按下抢答器也不会做出反应。 外部中断流程图如图 43 所示。 程序： 外部中断 0 中断 K1 按下。 K0 按下。 K2 按下。 K3 按下。 K4 按下。 K6 按下。 K7 按下。 K5 按下。 中断返回 数码管显示 01 数码管显示 02 数码管显示 03 数码管显示 04 数码管显示 06 数码管显示 05 数码管显示 07 数码管显示 08 图 43 外部中断流程图 Y Y Y Y Y Y Y Y N N N N N N N N 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 14 页 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) { 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 15 页 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。 }}} 报警模块 报警模块主要作用有两个，一是当时间还剩 5 秒时，蜂鸣器放出报警，以此提 示选手们抢答时间将要结束；二是当有选手第一时间抢答成功时发出报警声，提示其他选手不必再抢答。 报警程序流程图 如图 44 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 16 页 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) 定时 0 中断 时间 =6。 秒加 1。 报 警 中断返回 图 44 报警程序流程图 Y Y N N 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 17 页 { speak=~speak。 } 控制模块 控制模块主要作用是对抢答器的开始和复位 功能进行控制，主要由主持人来实现功能。 当开始键被按下时，抢答器开始正常工作；当抢答器停止工作是，可以按下复位键使抢答器回答初始化状态。 控制程序流程图 如图 45 所示。 程序： void keyscan() { if(sjia==0) { delay(5)。 if(sjia==0) { 初 始 化 部 分 K9==0。 启动中断，数码管开始倒计时 中断返回 K10==0。 K11==0。 K12==0。 时间加。