基于AT89C51的八路搶答器的設計

張翠云

（河南工業和信息化職業學院，河南焦作 454000）

基于AT89C51的八路搶答器的設計

張翠云

（河南工業和信息化職業學院，河南焦作 454000）

設計了一種以單片機AT89C51為核心的八路搶答器，從硬件和軟件兩方面詳細介紹了搶答器的設計方法。通過Proteus軟件仿真，仿真結果表明，該搶答器的設計實現了預期的目標。

搶答器；AT89C51；Proteus

搶答器是一種通過鍵盤掃描方式來控制芯片工作，從而完成聲光顯示任務的電子產品。它具有成本低、功耗低、操作簡單，使用靈活等優點。

1 方案設計

該設計主要實現以下功能：（1）主持人按下搶答“開始”按鈕，同時喇叭發出“嘀”的一聲，八路搶答開始；（2）八路搶答按鈕的編號分別為1～8，一次只能有一人搶答成功；（3）當某一路搶答成功時，發光二極管立即點亮，并在數碼管上顯示該路的號數，直到主持人按清零開關為止，其他人再搶答無效；（4）主持人按“清零”按鈕后，必須下次重新按“開始”按鈕才能繼續搶答。

該設計基于AT89C51單片機控制，通過7SEG模塊、發光二極管、蜂鳴器進行報警顯示。采用AT89C51單片機作為控制系統核心，完成信號識別，運算控制以及顯示功能。系統由AT89c51單片機、矩陣鍵盤、顯示電路組成。此電路的工作原理如圖1所示。

圖1 系統工作原理圖

2 硬件設計

2.1 搶答器的整體電路設計

搶答器的整體電路如圖2所示，其工作原理為：接通電源后主持人將開關置“清零”狀態，搶答器處于禁止狀態，然后主持人將開關置“開始”，宣布搶答開始時，選手搶答成功，單片機將編號鎖存，并且揚聲器提示。

2.2 獨立鍵盤設計

獨立鍵盤的特點是每個按鍵單獨占用一個I/O口，每個按鍵工作不會影響其他的I/O口線的狀態，多用于按鍵不多的場合?？刹捎肑NB或JB來查詢是哪一個鍵按下，并轉向相應的功能處理程序。本設計由于按鍵不多，所以采用的是獨立鍵盤，單片機的并行I/O口選用P1口。P1口是內部提供上拉電阻的八位雙向I/O口，本設計采用每個口通過按鍵直接接地的方式，當按鍵有效接地時，該口被下拉為低電平，將輸出電流。編程時，按鍵“去抖動”是采用軟件延時的方法。鍵盤電路如圖3所示。

圖2 八路搶答器的完整電路

圖3 鍵盤電路

2.3 顯示部分設計

顯示部分電路一是數碼管顯示，二是發光二極管顯示。

當主持人按下清零按鈕，紅燈、綠燈同時亮；按下開始按鈕，綠燈亮；選手搶答成功，紅燈亮。驅動發光二極管的是P0.0與P0.1。由于單片機P0口內部沒有上拉電阻，所以P0.0與P0.1在驅動發光二極管時，要外加上拉電阻，本設計選用的是10 kΩ。對于二極管，限流電阻取270 Ω，可以取得較好的亮度[1]。

驅動7段數碼管選用的是P2口。本設計選用的是共陽極數碼管，用低電平驅動數碼管各段的陰極，其COM端通過限流電阻接+5 V，限流電阻選用91 Ω。數碼管和紅、綠發光二極管的接法如圖4所示。

圖4 顯示電路

2.4 蜂鳴部分設計

這部分要求，任何一路搶答成功時必須有一個5 s的聲音提示。本設計選用的是無源蜂鳴器，利用CPL P3.7，結合軟件延時的方法，產生一定寬度的正脈沖，經PNP晶體管驅動蜂鳴器發音。驅動電路如圖5所示。

圖5 蜂鳴報警電路

圖6 主程序流程圖

3 軟件設計

3.1 主程序設計

在本設計中包括了以下主要的程序：主程序，查詢程序，搶答處理程序，顯示及發聲程序。通過AT89C51芯片的控制，構成了整個電路。主流程圖如圖6所示。

3.2 鍵盤掃描子程序設計

鍵盤掃描子程序：主持人宣布搶答開始，數碼管顯示“P”，同時綠燈亮；一旦選手搶答成功，鍵盤被有效按下，數碼管顯示對應的鍵號，紅燈亮，并且有5 s的聲音報警。鍵盤掃描子程序流程圖如圖7所示。

4 仿真

本設計通過軟件Proteus進行仿真，以驗證設計的可靠性。J．Prote?us仿真軟件具有國際通用的虛擬儀器及電子元器件庫，可以仿真模擬電路、數字電路，以及數字、模擬混合電路[2]。

啟動【Proteus】；選擇 【System】，進行頁面和其他參數的設置；選擇【Li?brary】 —拾取元件來進行元件的選取和布局；元件的初步布局；連線，完成電路整體布局[3]。

（1） 當主持人按下“清零”按鈕時，數碼管顯示“0”，紅燈、綠燈同時亮，這時搶答無效。仿真結果如圖8所示。

圖7 鍵盤掃描子程序

圖8 按下“清零”按鈕仿真結果

（2） 按下“開始”按鈕，數碼管顯示“P”，綠燈亮，表示搶答開始。仿真結果如圖9所示。

圖9 按下“開始”按鈕仿真結果

圖10 4#選手搶答成功仿真結果

（3）某位選手搶答成功，數碼管顯示對應的號碼，紅燈亮，同時聲音報警5 s。仿真結果如圖10所示。

5 結束語

通過Proteus軟件強大的仿真功能，仿真整體電路系統，仿真結果驗證了該搶答器設計原理正確。該系統在現實生活中，可以根據實際應用場合，進一步完善系統的功能。

［1］李全利.單片機原理及接口技術［M］.北京：高等教育出版社，2012.

［2］洪月好.Proteus在電子設計中的應用［J］.上海電力學院學報，2011，6（3）289-292.

［3］朱清慧，張風蕊，翟天亮 ， 等.Proteus教 程［M］.北京：清華大學出版社，2011.

Design of Eight Way Responder Basedon AT89C51

ZHANG Cui-yun
（Henan College of Industry&Information Technology，Jiaozuo 454000，China）

Based on AT89c51 microcontroller eight ways responder is designed，and introduced the design methods in hardware and software.The Proteus simulation result shows that the designed responder realized the expected goal.

responder；AT89c51；Proteus

TP368

A

1009－9492(2014)08－0025－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.008

張翠云，女，1969年生，河南濟源人，碩士，講師。研究領域：電氣自動化。已發表論文4篇。

(編輯：阮 毅)

2014－04－06