基于單片機的數(shù)字搶答器設計

朱楓+彭森

摘 要：數(shù)字搶答器由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能，構成擴展電路。

關鍵詞：單片機；搶答；LCD顯示；鎖存

1 引言

應單片機的發(fā)展史單片機誕生于20世紀70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。第一階段：SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結構。第二階段：MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。第三階段：單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。

2 搶答器的工作原理

為了更有效的描述該設計的原理，報告中有相同和相似工作原理的講訴都只描述一次。同時在講述一模塊的原理時，忽略另一模塊的影響。同時各芯片還有不涉及到本設計的功能，都做無效化處理。

八路帶限時搶答器功能實現(xiàn)的最直接證明就是三個數(shù)碼管的正常顯示，第一個數(shù)碼管用來顯示編號，二三數(shù)碼管用來顯示秒倒計時。在本設計中編號為1～8（非0～7），秒倒計時可從0～99秒預置。

首先是編號的顯示，設計中采用七段共陰數(shù)碼管，另由74LS48驅動，編碼電路采用74LS1488-3線優(yōu)先編碼器完成，鎖存由四R-S觸發(fā)器集成電路74LS279完成?，F(xiàn)在從編碼電路講起，在沒有任何按鍵按下時，74LS148的輸出端（默認為A0、A1、A2）全為高電平，而輸出端分別接至R-S觸發(fā)器的置1端（低電平有效），編碼器的GS輸出端接在第四個R-S觸發(fā)器的置1端（R-S觸發(fā)器初始狀態(tài)都為Q輸出低電平），輸出Q端分別接至驅動器的BCD碼輸入端，第四個R-S觸發(fā)器的Q端則接至數(shù)碼管驅動器的消隱端（低電平有效），所以初始態(tài)是數(shù)碼管消隱無顯示。在編碼器有觸發(fā)時，輸出端輸出相應的二進制電平，同時GS端輸出低電平，驅動器的消隱端無效，數(shù)碼管顯示相應的編碼。這里特別說明一下如何把0編碼成8，該電路中如果觸發(fā)D0端的話R-S觸發(fā)器的輸出是0001，而驅動器74LS48的BCD碼輸入端是X000，有且只有在低三位輸入為0時，D端才能為高電平，這里就用到了兩個或門，或門是只要有一個輸入端為1輸出為1，有且在輸入端都為0時輸出0，所以只有在D0觸發(fā)的情況下低三位都為0使之顯示8。

3 方案設計

該系統(tǒng)采用51系列單片機STC89C52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術比較成熟，應用起來方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改。

4 結論

由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路，十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路，74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管及相關電路組成。具體電路如圖1所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192的預置數(shù)控制端實現(xiàn)預置數(shù)，由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間。預置時間電路對計數(shù)器進行預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數(shù)器自動開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管上。當有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計

時時間到時，2輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，且使以后搶答選手搶答無效。

參考文獻

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作者簡介

朱楓，邵陽學院信息工程系電子科學與技術專業(yè)學生

通訊作者（指導老師）

彭森，邵陽學院信息工程系教師