六人抢答电路-机电一体化(毕业论文).docx

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1、书目目录1前言2摘要3第一章系统概述与原理方框图11.1 计算机电子技术发展概述与系统问题的提出41.2 方案的选择及设冲思路与原理方框图5其次章系统硬件设计91.1 四路抢答器系统电源的设计与分析71.2 中心限制器-T89C2051112. 3六路抢答器系统的外闱电路的设计与分析15第三章系统的软件程序设计162.1 程序流程图163. 2程序设计17第四章产品的制作、安装与调试204. 1PCB板的制作205. 2元件安装焊接及系统调试21总结23鸣谢24附件25参考材料26-JbX.刖百21世纪是瞬息万变的信息社会。现代信息技术由三大部分组成，信息的采集一传感技术,信息传递通信技术，信

2、息处理计算机技术。而电了产品正在以前所未有的革新速度，向着功能多样化，体枳最小化，功耗最低化的方向发展。它与传统电子产品在设计上的显著区分一是大量运用大规模可编写芯片，以提高产品性能，缩小产品体各，降低产品功耗，二是广泛运用现代计算机技术，以提高电子设冲自动化程序，缩短开发周期，提高产品的竞争力。单片机的单芯片的微小体积和极低的成本，可广泛地嵌入到电子系统，办公自动化、舰船、个人信息终端及通信产品等方方面面，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。目前，形式多样、功能完招的抢答器己广泛应用丁电视台、商业机构、学校及企事单位它为各种竞赛增加r剌激性、消遣性，在肯定程度上丰窟了人们的业余生活。在我们

3、以前所学习的课程中,依据所学的学问来设计数字此电路，电路中主要的功能模块是单片机、电源模块、上位机等。在学习了数字电子技术基础的前提3我们基本可以独立理解和分析电路，能第了解AT89C2051单片机、七段数码显示器、音乐IC等集成电路，能鲂知道这些集成电路的基本功用和应留意的问题。六路抢答器的制作摘要：文章首先介绍了系统的设计方案思路与原理图，进而阐明白设计6路抢答器系统的意义。单片机AT8920C51限制芯片及其外用电路，数码显示电路及其四周电路，限制电路，语音电路等，软件部分就针对一些具体模块进行编程。整个系统采纳堆片机通讯方式，文中还介绍了单片机接口与限制器之间的通讯状况以及该系统的PC

4、B板制作。关健词：电子：抢答器：单片机；输入：编程；调试：A1.Itheproduction.ResponderAbstract：thispaperintroducedthedesignideasandsystem,andi1.1.ustratestheprincip1.ediagramdesign6roadsystem.ResponderAT8920C51MCUcontro1.circuitchipanditsperiphera1.s,digita1.disp1.aycircuit,contro1.circuitanditssurroundingcircuit,voicecircuits,s

5、oftwareforsomespecificpart.Thesystemadoptssing1.echipcommunicationmode,thispapera1.sointroducesmicrocontro1.1.erinterfaceandthecontro1.1.erofthecommunicationbetweenthesystemandthePCBproduction.Keywordse1.ectronic.Viestoanswerfirst,SCM.Input,Programming,Debugging.第1章系统概述与原理方框图在本章中，我们对四路抢答器的总体设计及其主要的功

6、能特点进行简洁的分析，并给出它的特点，实现的功能以及系统的简洁操作，以对单片机及其限制系统的r解.第IJ节计算机电子技术发展的梃述与系统向Ie的提出近年来，计算机技术析迅猛发展，使得计算机在工业，农业，国防科研及日常生活的各个领域显示了日益旺盛的生命力，它已成为各国工业发展水平的主要标记之是发展新技术，改造老技术的强仃力的武罂。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，单片机的发展正朝若CMoS化，低功耗，小体积,大容量，高性能，低价格和外国电路的内装化等几个方面发展。近几年，由于某种缘由CHMoS技术的进步，大大地促进了堆片机的CMoS化，此种芯片除了低功耗外，还具有功耗的可控性，使单片机可

7、以工作在功耗精细管理状态，特殊是1IC,AP1.等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。而我们设计出的4路抢答器是一种基于MCS-51智能锁的硬件和软件设计及实现方法，这种电路设计具有按键有效提示,输入错误提示，限制开锁电平，限制报警电路，在线修改功能等多种功能,保密性强,敏捷性高,特殊适用于家庭！办公室!学生宿舍及宾馆等场所，它具有全集成化,智能化，高精度，高性能,高牢咏性和低价格等优点，是个值得推广的种方法。接下来我们就对方案与设计原理方框图进行比较分析。第1.2节方案的选撵及设计思路与JK理方程图为了使设计更具有针对性，运用性更强，我对们其进行细心

8、的设计,在设计过程中，我们想到了许多的设计方案.1.2.1设计思路设计一个智力竞赛抢答器，可同时供N名选手或者N个代表队参与竞赛，他们的编号分别为0,1,2N-1.各用一个抢答器按钮,按钮的编号与选手的编号相对应,分别设为SOtS1.-SN-U节目主持人设置一个限制开关，用来限制系统的清零和抢答器的起先。并且抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答起先手，若有选手按动抢答按钮，编号马上锁存，并在1.ED数码管上显示出选手的编号，同时蝇鸣器给出音响提示,此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号始终保持到主持人相系统清零为止。1.2.2总体方框图系统的总体方框图如下图所示：控WuIi

9、HA控制开关上体电K图1.1抢答器系统设计原理图该系统的主要输入抢答输入电路，译码电路，显示电路等，限制电路等电路组成，外闱电路少，功能单可不用编程来实现。但是其也有很大的缺点，比如不能按到多次，I1.手动输入的时间不能太长，而X1.时间也有点限制。I1.不能断电，断电后将无法纪原，输入乂无法显示,无可观性，因此我们采纳以卜的方法。利用单片机AT89C2051,它是一种性能优良的集成可编程的单片机,其功能特别的强大，它把CPU、存储器、及I/O集成到一个芯片上，只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的限制系统。这样可以降低设计出来的产品的硬件成本，通过编程快速实现对不同密码值的输出与限制。多路

10、抢答器系统的整个系统从大体来看可以分为键盘抢答输入，系统处理，数字数码管显示，声音的输出以及对电脑的串口通信等。而本设计将分为以下四个部分：键盘输入部分，电源部分，数字显示部分，MCU中心处理部分和串口通信部分.主要的系统电路有：电源电路、凝位电路、单片机限制电路、单片机限制临出显示电路，音频限制输出电路，24C02防掉线数据爱护电路等。电路分析我们在下章节中进行分析。该系统的主要特点有：该产品的互换性好,响应速度快,抗干扰实力强，外围电路简洁易憧，因此相对来说体积小。该系统能用软件的方式设计硬件,所以用软件方式设计的系统向硬件系统的转换是由有关开发软件自动完成的，易操作。具有具体数字显示的功

11、能。(4)可以从以前的组合设计转向真正的自由设计，所以设计的移植性好，效率高。可适合大规模的现场制作。利用按钮进行输入，输入简洁。具有智能报警的功能.当选定之后就立刻锁定，并且发出音乐声音。大大提高了抢答器的牢林性。因为整个系统可集成在个芯片上，因此体积小，功耗低，牢靠边性更高。并且特别适合合分工作，团队精神。第2章系统的硬件设计为使6路报警器能够具有更好的好用性，并且具有更高的性能，我们对该系统的硬件进行细心的设计。在设计的过程中，为了能驾驭电路设计的基本方法和步骤，论文首先对一些电源的整流滤波和稳压电路的一些参数进行分析与比较，然后具体分析电路各组成部分（数码管数字显示电路，输入电路，限制

12、输出音频电路等），还具体介绍了有关集成音乐电路、中心处理器T89C2051的工作原理及外围电路的设计状况。该系统的硬件设汁采纳了的整体系统设计方法。按实现的功能来分，可分为以下几个部分。其中，AT89C2051单片机是整个电路的核心，它限制其他模块来完成各种困难的操作。外围电路包括复位电路，电源电路、输入电路，限制输出音频电路等。第2.1节四路抢答系统电源的设计与分析在设计整个抢答器的整个系统之前，我们应当先设计一个高精度的电源,而我们首先对整流，泄波与稔压电路的工作原理及其一些基本的参数进行分析“再依据其性质对电子密码锁的电源进行细心设计.整流电路的工作原理及其弁数分析物流是把沟通电变换成直

13、流电的过程，它的基本原理是利用了晶体二极管的单向导电特性。整流电路负载上的直流电压就是输出脉动电压的平均值。由傅里叶级数绽开式可知，其输出电压可表示为：1I-Uo=Uw-+-sin2ft-亍COS(2%)r二COS4(24r23汽15;T式中UJn为直流全量，U,2为基波沟通或量，其它为谐波玳量。忽视二极管内阻时，输出直流电压为：JtnK式中I1.为变压器次级沟通变压滞的峰值，U,为其有效值。桥式整流电路及信号的输入、输出波形。同理，其输出电压可表示为：2441Ua=Uimcos2(2#X-cos4(2)/.汽3乃1.r输出直流电压为：限巫=09U.比较公式(2)与(4)可知：桥式整潦电路的输

14、出直流电压比半波整流的高一倍。为了衡量整流电源这一特性的好坏，常用纹波因数Y来表示。即：_交流电压分量的总有效值更流电压分量7越小，输出脉动越小，表示整流电源的性能越好。源波电路的工作原理及其叁数分析虽然整流电路的输出电压包含肯定的直流成分，但脉动较大，须经过滤波才能得到较平滑的宜流电压。常用泄波器有C型、冗型、型。本试验只探讨C型与(RC)11型漉波器。C=100F.R1.=1.k.K=100)经过电容的渔波作用后，其辘出电压变得比较平滑，脉动大大减小，而且直流成分增加，对C型波波，负载、C的数位越大，纹波7越小，输出直流电压越接近右变压器次级沟通电压的峰值U1,其输出直流电压的范围为：U=

15、(0.91.4)U1对于n型波波，输出脉动更小，但输出宜流电压略有降低。集成稳压电路的设计经整流、滤波后产生的直流电源，虽然脉动大大降低，但若负载电流发生变更时，将干脆影响输出电压的平均值，而在本系统中，当气体浓度大于设定值时，将开启换气扇进行通风，其对换气扇的限制是通过继电罂来完成的。为防止过热应安装散热片：(在安装时，由于用力过猛,把引脚给压断过，因此在后面的安装过程中，我们特殊当心儿电源电路元件弁效的选押滤波电容的选择戏波电容C的大小取决丁放电I可路的时间常数.R1.C越大，输出电压的脉动就越小。作为港波电路，电容的容量越大越好，但容量越大的电容其成本越高，使得设计出来的整流电路生产成本也增高，为了达到在满意要求的前提下，使得生产成本最低，通常取R1.C为脉动电用中最低次谐波周期的(3-5)倍，即Td=R1.C2(3-5)T最低次谐波当沟通电源频率为50HZ时，对于半波整流电路，由上式可求得波波电容的容显：C(35)TR1.=(35)0.02/R1.整潦二极管的选择当滤波电容进入桎定工作时,电路的充