項(xiàng)目3搶答器的設(shè)計(jì)

課程引入1應(yīng)用效果仿真展示2基本原理（重點(diǎn)）3實(shí)物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復(fù)習(xí)舊課。上節(jié)課，我們基于單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)完成了0-9隨機(jī)抽號器的設(shè)計(jì)。一、課程引入今天我們將在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器。這是對數(shù)碼顯示技術(shù)及按鍵檢測處理方法的一次綜合型設(shè)計(jì)，目的是訓(xùn)練大家的應(yīng)用編程能力，幫助理解前面的知識點(diǎn)，形成實(shí)際的編程應(yīng)用能力。下一節(jié)課我們將轉(zhuǎn)入下一個(gè)項(xiàng)目：交通燈的設(shè)計(jì)一、課程引入第二步：啟發(fā)式引入新的問題：常見的搶答器有哪些功能？請大家回想數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中搶答器，它主要由哪幾部分構(gòu)成？以8路搶答器的設(shè)計(jì)為例。請大家一起討論一下，我們需要從那幾個(gè)方面考慮？第三步：提出這節(jié)課中心問題：針對上述四個(gè)關(guān)鍵問題請給出最佳的設(shè)計(jì)、處理思路？

（1）數(shù)碼管的顯示、驅(qū)動方式。（2）按鍵檢測與處理。（3）如何保證搶答器的公平性？（4）怎樣恢復(fù)到下一次的搶答？二、應(yīng)用效果仿真展示仿真平臺應(yīng)用效果展示（激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）1、設(shè)計(jì)方法（4）怎樣恢復(fù)到下一次的搶答？對策思路：設(shè)置主持人鍵，主持人按復(fù)位鍵手動恢復(fù)下一次搶答。分正常搶答完成、提前搶答和搶答超時(shí)三種情況下的復(fù)位。（1）數(shù)碼管的顯示、驅(qū)動方式。對策思路：數(shù)碼管顯示位數(shù)不多，可以采用靜態(tài)顯示，共陰數(shù)碼管采用上拉電阻驅(qū)動即可。任務(wù)分析（2）按鍵檢測與處理。對策思路：采用獨(dú)立式按鍵，檢測按鍵輸入的電平變化，對按鍵掃描需要考慮到按鍵抖動的干擾，需要消抖處理。（3）如何保證搶答器的公平性？對策思路：利用開機(jī)自檢、測試保證設(shè)備公平性；掃描的按鍵速度us級保證按鍵動作捕獲公平；設(shè)置搶答鎖定，設(shè)置主持鍵允許搶答、提前搶答違規(guī)處理保證過程公平。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）2、相關(guān)知識（1）按鍵去抖動

接觸式按鍵，是有機(jī)械觸點(diǎn)的彈性開關(guān)。按鍵按下，開關(guān)閉合；按鍵釋放，開關(guān)斷開。實(shí)現(xiàn)電氣上邏輯關(guān)系的輸出，提供標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平。理想波形按鍵機(jī)械抖動波形一般有硬件消抖和軟件消抖兩種方法。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）硬件消抖:RC濾波去抖動脈沖計(jì)數(shù)就是合理設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)值，通過計(jì)數(shù)來確認(rèn)按鍵動作，避免重復(fù)響應(yīng)。延時(shí)消抖是根據(jù)按鍵抖動出現(xiàn)的特性，利用10ms左右的延時(shí)，規(guī)避抖動信號出現(xiàn)的時(shí)間段，達(dá)到軟件消抖的目的。軟件消抖：脈沖計(jì)算、延時(shí)響應(yīng)消抖。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）（2）數(shù)碼管顯示字符編碼數(shù)據(jù)：單片機(jī)對筆段端I/O口輸出的編碼數(shù)據(jù)。共陰數(shù)碼管顯示字符“0”，對應(yīng)的數(shù)據(jù)D7~D0為：3FH。數(shù)碼顯示方式：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。

這里采用靜態(tài)顯示：通過驅(qū)動器或鎖存器直接控制數(shù)碼管的顯示，單片機(jī)端口直接驅(qū)動一位數(shù)碼管。靜態(tài)顯示，耗占用CPU時(shí)間少。一般只適合于數(shù)碼管顯示位數(shù)較少的場合。數(shù)碼管編碼數(shù)據(jù)三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）（3）驅(qū)動接口電路設(shè)計(jì)數(shù)碼管、LED、點(diǎn)陣等發(fā)光部件常需要用數(shù)據(jù)鎖存器74273、緩沖器74245、反相器7406、達(dá)林頓管UL2003等來做驅(qū)動。搶答器中的蜂鳴器、揚(yáng)聲器常需要三極管作驅(qū)動接口設(shè)計(jì)。常見的三極管接口電路三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）需求功能邊界的確認(rèn)開機(jī)自檢：數(shù)碼管倒計(jì)數(shù)，LED流水燈，顯示是否正常。待機(jī)準(zhǔn)備：禁止搶答，顯示“0”，LED全亮，搶答鍵無效。主持人搶答鍵按下：蜂鳴器提示，數(shù)碼管初始顯示“-”，指示燈滅。數(shù)碼管閃爍顯示“g”、“o”，表示搶答鍵開始有效。提前搶答：數(shù)碼管顯示“E”,表示error，LED指示哪路提前搶答。搶答成功：蜂鳴器發(fā)聲提示，數(shù)碼管顯示搶答結(jié)果，進(jìn)入鎖定狀態(tài)。若搶答超時(shí)，蜂鳴器長響，主持人按鍵后恢復(fù)待機(jī)準(zhǔn)備狀態(tài)。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）（2）硬件電路設(shè)計(jì)

采用89c51單片機(jī)作為主控，利用單片機(jī)P1口掃描8路搶答按鍵，P2口接LED指示燈，并通過P0口上拉驅(qū)動的數(shù)碼管顯示。P3.0口為主持人鍵，P3.7口驅(qū)動蜂鳴器。三、設(shè)計(jì)原理（重點(diǎn)）

（3）

程序設(shè)計(jì)方法：先畫出流程圖，再寫代碼。代碼分析見教材，或項(xiàng)目配套工程文件中講解。思考：

請大家討論，怎樣編寫程序?qū)崿F(xiàn)10路搶答功能？四、實(shí)驗(yàn)箱演示實(shí)物運(yùn)行效果：五、思考題與課外拓展1、思考題：基于Proteus平臺，自己編程，獨(dú)立完成簡化版的八路搶答器設(shè)計(jì)：能夠8路搶答、鎖存、顯示即可，做出仿真效果圖。2、課外拓展：

拓展一：要求自己動手查找資料，基于Proteus平臺