电气专业实训模板.docx

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电气专业实训模板

2011级电气工程及其自动化专业

电子设计综合实训

基于STC89C52的8路抢答器控制系统设计

姓名：

AAA

院别：

工学院

专业：

电气工程及其自动化

学号：

********

指导教师：

XXX

实训日期：

2013、12、30—2014、1、10

2014年1月

工学院电子设计综合实训评审表

学生姓名

专业

年级

学号

实训题目

评价内容

评价指标

评分

权值

评定

成绩

业务水平

有扎实的基础理论知识和专业知识；能正确设计实训方案（或正确建立电路模型、电路结构方案）；独立进行实验工作；能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实训过程中遇到的问题；能对课题进行理论分析，得出有价值的解决办法

35

论文（设计、原理图、硬件图、程序）质量

设计思想阐述简练完整，明确实训的目的意义，完整叙述实训项目的主要内容，及设计结果；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值；原理图、PCB图绘制符合标准有适当的设计分析，质量符合要求；电路调试测试结果准确，流程图逻辑合理、程序编写得当；工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解

30

工作量、

工作态度

按期完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实

20

实训答辩

能顺畅简洁地介绍实训课题的设计思想，简单介绍在实际设计过程中遇到的问题及解决方案、能够合理的回答老师所提出的相关问题。

举止大方得体、谈吐优雅有礼貌。

15

合计

100

指导教师评语

电子设计综合实训任务书

学生姓名

专业年级

电子设计综合实训题目：

基于STC89C52的8路抢答器控制系统设计

电子设计综合实训目的、要求：

《电子设计综合实训》是在《模拟电子技术实验》、《数字电子技术实验》、《微机原理与应用》的基础上进行的综合性技能训练，是电气工程及其自动化专业本科生的必修课。

本课程的重点是单片机电路（系统）设计安装调试，设计制作较为简单的单片机系统产品。

学生依照给出的实训任务和要求，通过阅读资料、选择方案、设计电路、安装、调试和测试指标，并撰写实训报告，以此培养学生的电路设计与综合应用的能力，提高电路设计水平和技能，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和创新研究能力。

要求每位学生在实训中独立完成并写出实验设计报告交给指导老师

电子设计综合实训的主要内容：

1、实验前学生必须进行预习，并设计原理图、接线图经教师批阅后，方可进入实验室和机房；

2、记录实验现象和实验数据，并对实验现象和数据逐个进行分析论证；

3、独立完成设计系统的调试；

4、每个学生写出设计报告、体会、建议。

5、通过一些简单程序的练习熟悉MCS-51的指令系统，理解MCS-51单片机的开发装置、工作原理、编程方法，学会使用开发机进行程序调试。

目录

1彩灯控制系统简介1

1.1基本功能1

2设计原理1

3电踣设计2

3.1抢答电路2

3.2定时电路3

3.3报警电路3

3.4时序控制电路4

3.5整体电路4

4彩灯控制软件设计5

5实训体会与总结5

参考资料6

附录7

基于STC89C52的8路抢答器控制系统设计

1彩灯控制系统简介

1.1基本功能

①设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，其编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

②给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。

③抢答器具有数据锁存和显示功能。

抢答开始，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时扬声器发出音响提示此外．要封锁输人电路，禁止其他选手抢答，并将优先抢答选手的编号—直保持到主持人将系统清零为止。

1.2扩展功能

①抢答器具有定时抢答，且一次抢答的时间长度可以由主斤主持人（如30s）。

当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的音响，音响持续时间为0.5s左右。

②参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效；有效抢答结束定时器停止工作．显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。

③如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后做无效抢答，时间显示器上显示00。

2设计原理

含有整体系统设计硬件框图、

定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。

主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答；扩展电路完成定时抢答的功能。

图1定时器总体框图

图1所示的定时抢答器的工作过程是：

接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间；当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器发出音响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时开始。

当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手在超时后抢答。

当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：

①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码电路显示编号；

②扬声器发出短暂音响，提醒节目主持人注意。

③控制电路要对输人编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答。

④控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余抢答时间．并保持到主持人将系统清零为止。

当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关．使系统回复到禁止工作状态，以便进行下—轮抢答。

3电踣设计

3.1抢答电路

抢答电路的功能有两个：

—是能分辨选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。

选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图2所示。

图2抢答器电路

其工作原理是：

当主持人的控制开关处于“清除”位置时，RS触发器的

端为低电平，输出端（4Q～1Q）全部为低电平，于是74LS48的

＝0，显示器灭灯；74LS48的选通输入端

＝0，74LS48处于工作状态，此时锁存电路不工作。

当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端

、···、

输人信号。

当有选手将键按下时（如按下S5，74LS148的输出

＝000，

＝0，经RS锁存器后，CTR＝1，B＝1，74LS279处于工作状态；4Q3Q2Q＝101，经74LS48译码，显示器显示“5”。

此外，CTR＝1，使74LS148的

端为高电平．74LSl48处于禁止工作状态，封锁了其他按键的输人。

当选手按下的键松开后，74LS148的

为高电平；但由于CTR维持高电平不变，所以，74LS148仍处于禁止工作状态，其他按键的输入信号不会被接收。

这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。

当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。

3.2定时电路

节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间长度，通过预置时间电路对计数器进行预置。

现选用十进制同步加／减计数器74LS192进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供，具体电路如图3所示。

电路工作原理请同学们根据数字电路课程所学内容自行分析。

图3可预置时间的定时电路

3.3报警电路

由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。

其中555定时器构成多谐振荡器，振荡频率为

其输出信号经三极管推动扬声器。

PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作；反之，电路停振。

图4报警电路

3.4时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键。

它要完成以下三项功能：

①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。

根据上面的功能要求以及图2和图3，设计的时序控制电路如图5所示。

（a）抢答定时电路的时序控制电路（b）报警电路的时序控制电路

图5时序控制电路

图中，门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端

。

图2-15（a）的工作原理是：

主持人将控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时．来自于图2-12中的74LS279的输出CTR＝0，经G3反相，A＝l，则从555输出瑞来的时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输人端，定时电路进行递减计时；同时，在定时时间未到时，来自图2-13中74LS192的借位输出端

＝1，门G2的输出

＝0，使74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。

当选手在定时时间内按动抢答键时，CTR＝1，经G3反相，A＝0，封锁CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出

＝1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。

当定时时间到时，来自74LS192的

＝0，

＝1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。

同时，门G1处于关门状态，封锁CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。

74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

3.5整体电路

经过以上各单元电路的设计，便得到定时抢答器的整机电路，如图6所示。

图6定时器的主体逻辑电路图

4彩灯控制软件设计

含有软件设计流程图及主程序简单分析。

5实训体会与总结

设计过程中……

参考资料

[1]崔本亮,张雷.八位竞赛抢答器电子系统电路分析与设计[J].现代电子技术,2009,32（20）:

198-199.

[2]韩满林.用触摸屏和PLC实现四人抢答器的控制设计[J].电子工程师,2007,33（12）:

77-80.

[3]赵玉珠.测量仪表与自动化[M].山东东营:

石油大学出版社,1997.

……

附录