图4、LED模块
图5、键盘模块
3.4电源模块
电路中需要大量引脚用来提供足够的电流容量。所有的电源引脚必须有适当的旁路电容,来抑制高频噪音。一些VDD和VSS引脚仅用于噪音旁路。图中的电源电路显示了一个典型的电源连接图。电源电路部分的电容构成滤波电路,可以改善系统的电磁兼容性,降低电源波动对系统的影响,增强电路工作稳定性。为标识系统通电与否,可以增加一个电源指示灯。注意那些仅连接电容的引脚,不要将它们直接连接电源电压。
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图6、电源模块
3.5蜂鸣器
在单片机应用的设计上,很多方案都会用到蜂鸣器,大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警,比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等由于蜂鸣器的工作电流一般比较大,以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的,所以要利用放大电路来驱动,一般使用三极管来放大电流就可以了。
图7、蜂鸣器模块
3.6长距离传输模块
3.6.1限制数据长距离传输的因素
所谓“长线”,即指那些必须考虑传输延迟的连接线,并且长线的“长”是相对的,对于微秒级的数字电路来说,1米左右的连线要求当长线来看待;对10毫秒级的电路,几米长的连线才当作长线处理。信号在长线中传输时,不仅存在传输延迟,而且会使信号波形严重畸变,并引入一些有害的干扰。
采用长线传输后,一般总要发生如下问题: 1、外界电磁场通过传输线对信号产生的干扰 由于发送和接收设备之间存在的公共地线,因此各种干扰极易通过公共地线叠加在信号上,特别是现场的电磁干扰通过公共底线能很容易的导入接受设备。 2、传输线分布电容
数据的传输实际上是对传输线分布电容充电和放电的过程,而充电的上升时间和放电的下降时间有所不同,会引起数据接受错误。
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3、传输线存在的地的电位差
传输线间连接的公共地线,由于发送设备和接受设备往往使用各自的电源设备。是二者的电位可能不一致,从而信号地线中会产生电流。由于传输线电阻的存在,使地线两端产生电压降,即电位差。当发送设备想接收设备发送数据时,接受设备得到的电压信号与没有地电位差时得到的不同。当又用信号较小、而地电位差较大时,接受设备无法得到准确的信号,数据传输将无法进行。 4、传输线的负载阻抗与传输特性阻抗不匹配
当传输的负载阻抗与传输特性阻抗不匹配时,会在线路中产生多次发射,致使信号产生畸变,数据传输出现错误。
3.6.2长距离传输抗干扰措施
空间干扰包括静电场、高频电磁场以及磁场引起的干扰 主要的解决方法:
1、空间隔离:使敏感设备或信号线远离干扰,如大型动力设备及大变压器等。空间隔离的方法主要有变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽三种方式。 2、屏蔽:对敏感电路加屏蔽盒或对信号加屏蔽层,注意屏蔽层不能随意接地, 必要时屏蔽层外还要有绝缘层。屏蔽主要用来解决电磁干扰,将电力线或磁力线的影响限定在某个范围之内或阻止他们进入某个范围。
3、电气布线:合理的选择信号线,并在实际施工中正确的敷设信号线来抑制干扰。
3.6.3长线传输模块
为了解决长线传输的问题,特别在电路中加入了长线传输模块。本模块是以NS公司的单片集成稳压器为核心,其能满足输入电压在7~40V之内,均能输出恒定的5V电压和3A电流,能够很好的解决百米范围内的长线传输问题。
图8、长线传输模块
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4 程序设计
4.1 主程序设计
程序开始后初始化芯片,模块,变量,然后进行主循环,开始执行主程序,计时器开始10s倒数计时数码管显示状态为0010,执行过程中还可检测是否有抢答键,如果按下则计时停止后两位数码管显示时间,第一位数码管显示抢答编号,其他数码管均为零,蜂鸣器报警,再次按下开始复位键时,数码管显示0010进行倒计时。如果没有抢答键按下,则倒计时为零时数码管显示0000,并开始闪烁,蜂鸣器报警。
程序框图如下:
开始关中断初始化开中断否数码管显示0000并闪烁等待按下开始键是主循环LED显示抢答者编号及时间并闪烁
图7
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4.2 子程序设计
中断函数设计
程序开始后初始化变量,然后关中断,开始键值检测及判断,若开始键(*键)被按下,则LED被重新赋值,同时计数器开始递减计数,每秒减1;若在计数器数值减为0之前有1234被按下,则LED记录显示最先按下抢答者的编号,同时计数器保持当前数值不再递减并进行闪烁。若计时器10s倒数计时结束后仍未有键按下,则数码管显示状态为0000并闪烁,同时蜂鸣器报警,直到再次按下开始键时,数码管显示0010进行倒计时。 中断函数流程图:
开始关中断初始化开中断是判断键值是否为*键否计时数组赋处置Flag=0判断计数值是否为0把该值在LED上显示并闪烁是LED上显示0000并闪烁结束
图8、中断函数流程图
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