基于單片機(jī)的數(shù)字搶答器設(shè)計(jì)

朱楓+彭森

摘 要：數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；搶答；LCD顯示；鎖存

1 引言

應(yīng)單片機(jī)的發(fā)展史單片機(jī)誕生于20世紀(jì)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(jì)算機(jī)（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(jié)構(gòu)。第二階段：MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。第三階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)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(shè)計(jì)的原理，報(bào)告中有相同和相似工作原理的講訴都只描述一次。同時(shí)在講述一模塊的原理時(shí)，忽略另一模塊的影響。同時(shí)各芯片還有不涉及到本設(shè)計(jì)的功能，都做無(wú)效化處理。

八路帶限時(shí)搶答器功能實(shí)現(xiàn)的最直接證明就是三個(gè)數(shù)碼管的正常顯示，第一個(gè)數(shù)碼管用來(lái)顯示編號(hào)，二三數(shù)碼管用來(lái)顯示秒倒計(jì)時(shí)。在本設(shè)計(jì)中編號(hào)為1～8（非0～7），秒倒計(jì)時(shí)可從0～99秒預(yù)置。

首先是編號(hào)的顯示，設(shè)計(jì)中采用七段共陰數(shù)碼管，另由74LS48驅(qū)動(dòng)，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(méi)有任何按鍵按下時(shí)，74LS148的輸出端（默認(rèn)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(gè)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(qū)動(dòng)器的BCD碼輸入端，第四個(gè)R-S觸發(fā)器的Q端則接至數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器的消隱端（低電平有效），所以初始態(tài)是數(shù)碼管消隱無(wú)顯示。在編碼器有觸發(fā)時(shí)，輸出端輸出相應(yīng)的二進(jìn)制電平，同時(shí)GS端輸出低電平，驅(qū)動(dòng)器的消隱端無(wú)效，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的編碼。這里特別說(shuō)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(qū)動(dòng)器74LS48的BCD碼輸入端是X000，有且只有在低三位輸入為0時(shí)，D端才能為高電平，這里就用到了兩個(gè)或門(mén)，或門(mén)是只要有一個(gè)輸入端為1輸出為1，有且在輸入端都為0時(shí)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(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)STC89C52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來(lái)方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改。

4 結(jié)論

由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路，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2個(gè)7段數(shù)碼管及相關(guān)電路組成。具體電路如圖1所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192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。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)器自動(dòng)開(kāi)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(méi)有人搶答，且倒計(jì)

時(shí)時(shí)間到時(shí)，2輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，且使以后搶答選手搶答無(wú)效。

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作者簡(jiǎn)介

朱楓，邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生

通訊作者（指導(dǎo)老師）

彭森，邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系教師