基于單片機的數字搶答器設計

朱楓+彭森

摘 要：數字搶答器由主體電路與擴展電路組成。優先編碼電路、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生的信號在顯示器上輸出實現計時功能，構成擴展電路。

關鍵詞：單片機；搶答；LCD顯示；鎖存

1 引言

應單片機的發展史單片機誕生于20世紀70年代末，經歷了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嵌入式系統的最佳體系結構。第二階段：MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統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的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基于SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。

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的最直接證明就是三個數碼管的正常顯示，第一個數碼管用來顯示編號，二三數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碼管，另由74LS48驅動，編碼電路采用74LS1488-3線優先編碼器完成，鎖存由四R-S觸發器集成電路74LS279完成。現在從編碼電路講起，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觸發器的置1端（R-S觸發器初始狀態都為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觸發器的Q端則接至數碼管驅動器的消隱端（低電平有效），所以初始態是數碼管消隱無顯示。在編碼器有觸發時，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D0端的話R-S觸發器的輸出是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觸發的情況下低三位都為0使之顯示8。

3 方案設計

該系統采用51系列單片機STC89C52作為控制核心，該系統可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現。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。整個系統具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統進行功能的擴張和更改。

4 結論

由555定時器秒脈沖產生電路，十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路，74LS48譯碼電路和2個7段數碼管及相關電路組成。具體電路如圖1所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過譯碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鐘信號由時鐘產生電路提供。74LS192的預置數控制端實現預置數，由節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間。預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數器自動開始減法計數工作，并將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管上。當有人搶答時，停止計數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學生

通訊作者（指導老師）

彭森，邵陽學院信息工程系教師