八路抢答器论文(3)

2019-05-17 18:27

数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数字,因此根据数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。

静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动,或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O端口多,如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动,要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢:),实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动,增加了硬件电路的复杂性。

数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低。

图2-4 四位数码管内部结构图

2.2.1 数码管电路设计

如下图所示为一位共阳数码管的硬件电路连接图,由于数码管内部实际为8个LED灯,如果把LED的阴级直接单片机的IO的口,会使LED通过的电流过大从而把数码管烧毁,因此在设计的时候在LED的阴级和单片机的IO之间加上了限流电阻从而起到限流作用。根据经验,这里选取了1K电阻。程序编写的时候我们预先根据要显示的字符,编写了个对

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应要显示的数组,这样可以使程序更加简化。

图2-5四位共阳数码管硬件电路连接图

2.3键盘模块设计

2.3.1矩阵键盘原理介绍

矩阵式键盘模式以N个端口连接控制N*N个按键,实时在LED数码管上显示按键信息。显示按键信息,省下了很多的I/O端口为他用,相反,独立式按键虽编程简单,但占用I/O口资源较多,不适合在按键较多的场合应用。并且在实际应用中经常要用到输入数字、字母、符号等操作功能,如电子密码锁、电话机键盘、计算器按键等,至少都需要12到16个按键。矩阵式键盘简介:矩阵式键盘又称行列键盘,它是用N条I/O线作为行线,N条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为N*N个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。

最常见的键盘布局如图1所示。一般由16个按键组成,在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能,这也是在单片机系统中最常用的形式,本设计就采用这个键盘模式。

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图2-6键盘布局

矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法,它可以提高系统准确性,有利于资源的节约,降低对操作者本身素质的要求。

2.3.2键盘模块设计

图2-7键盘模块电路图

硬件电路设计图如上图所示。把单片机的P2.0-P2.7端口通过8联拨动拨码开关连接到“4*4行列式键盘”,其中P2.0-P2.3作为列线,P2.4-P2.7作为行线,系统首先通过CPU对全部键盘进行扫描,即把第一根行线置为“0”状态,其余行线置于“1”状态,读入输入缓冲器的状态,若其状态全为“1”表明该行无键按下,再将第二根行线置为“0”状态,同样读入输入缓冲器的状态,如其状态也全为“1”,则置第一根行线置为“0”状态,以此类推[5]。如读入输入缓冲器的状态不全为“1”,确定哪一根列线为“0”状态,当某个键的行线和列线都为“0”状态时,表明该键按下。

2.4蜂鸣器模块设计

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

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接驱动的,所以要利用放大电路来驱动,一般使用三极管来进行放大电流。

蜂鸣器模块的电路图如下图所示。

图2-8蜂鸣器驱动电路图

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3.系统软件设计

3.1系统软件总体设计

在本设计中包括了以下主要的程序:主程序,查询程序,非法抢答程序,抢答时间调整程序,回答时间调整程序,倒计时程序,正常抢答处理程序,犯规处理程序,显示程序等。

开始N主持人按下?YN设置定时器其他人按下?Y选手按下?YN显示犯规选手,蜂鸣器响显示按下选手时间递减倒计时到?NY关闭定时器结束

图3-1系统流程图

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