基于AW60十秒倒計(jì)時(shí)搶答器設(shè)計(jì)

1、基于AW60十秒倒計(jì)時(shí)搶答器的設(shè)計(jì)完成人：黃鎮(zhèn)（電子1203）馮越（電子1203）馬沛沛（電子1203）摘要：充分了解aw60的引腳功能，再利用這些集成芯片的功能來設(shè)計(jì)成：能實(shí)現(xiàn)四人搶答、倒計(jì)時(shí)10秒后就不能搶答、數(shù)碼管顯示搶答成功的按鍵及倒計(jì)時(shí)，在搶答成功和十秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)報(bào)警。由黃鎮(zhèn)完成程序設(shè)計(jì)，馬沛沛完成硬件設(shè)計(jì)，馮越完成報(bào)告Abstract: fully understand aw60 pin function, using the integrated chip features to design into: can realize four vies to answer firs

2、t, the countdown after 10 seconds cannot succeed in digital tube display vies to answer first vies to answer first, keys and the countdown, at the end of the vies to answer first success and ten seconds countdown alarm.關(guān)鍵字：aw60、4人搶答、倒計(jì)時(shí)10s、數(shù)碼管顯示Key words: aw60, four people vies to answer first, the

3、countdown 10 s, digital tube display1 設(shè)計(jì)要求 具體要求（1）提供4路搶答鍵，編號(hào)分別為1、2、3、4，提供“開始”鍵，編號(hào)為“*”。（2）系統(tǒng)復(fù)位后，數(shù)碼管顯示“0000”并閃爍；按下“開始”鍵后，各搶答鍵才有效，數(shù)碼管停止閃爍，并進(jìn)行10s倒計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間在后兩位數(shù)碼管顯示；若在10s內(nèi)沒有人搶答，則在計(jì)數(shù)為0后，顯示“0000”并閃爍，直至“開始”鍵再次按下，重新計(jì)數(shù)；若在10s內(nèi)有人按下?lián)尨疰I，則停止計(jì)數(shù)，后兩位數(shù)碼管顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)時(shí)間，第1位數(shù)碼管顯示搶答鍵編號(hào)，數(shù)碼管閃爍，直至“開始”鍵再次按下，重新計(jì)數(shù)。（3）每次按鍵或計(jì)時(shí)為0后通過蜂鳴器發(fā)出

4、提示音。系統(tǒng)功能 該系統(tǒng)能夠按下開始鍵后數(shù)碼管開始10s倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為零若沒有搶答鍵按下則數(shù)碼管顯示0000，并閃爍蜂鳴器報(bào)警。若有一個(gè)或多個(gè)搶答鍵在倒計(jì)時(shí)結(jié)束前按下，則數(shù)碼管第一位顯示按下的搶答鍵的次序，后兩位數(shù)碼管顯示按下時(shí)的時(shí)間，其他顯示0且閃爍蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)開始鍵再次按下的時(shí)候，系統(tǒng)恢復(fù)十秒倒計(jì)時(shí)狀態(tài)，第一位數(shù)碼管清零。2 總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)組成及工作原理以下為系統(tǒng)的流程圖，其中開始鍵，1234搶答鍵為鍵盤控制，由中斷中的程序控制各種狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)，其工作原理為：接通電源后，搶答器數(shù)碼管數(shù)碼管0010，主持人按下開始鍵，搶答器的計(jì)時(shí)器開始進(jìn)行10s的倒計(jì)時(shí)；選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶

5、答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、時(shí)間顯示、數(shù)碼管閃爍、蜂鳴器提示。擋在正常的十秒搶答時(shí)間中沒有人按下?lián)尨疰I，則倒計(jì)時(shí)一直進(jìn)行到零，數(shù)碼管顯示0000，蜂鳴器報(bào)警，數(shù)碼管閃爍，當(dāng)主持人再次按下開始鍵時(shí)數(shù)碼管恢復(fù)到0010開始新一輪搶答倒計(jì)時(shí)。 3 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件組成 本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)硬件部分包括按鍵模塊、電源模塊、LED模塊、蜂鳴器模塊 Led模塊為顯示模塊，包括顯示10s倒計(jì)時(shí)，搶答編號(hào)，搶答時(shí)間，數(shù)碼管閃爍。蜂鳴器模塊提供當(dāng)有搶答或倒計(jì)時(shí)到0時(shí)的報(bào)警功能。鍵盤模塊提供搶答鍵1234，開始（復(fù)位）鍵。電源模塊提供電源。3.2 單片機(jī)核心模塊 本設(shè)計(jì)采用AW60單片機(jī)，S08是2004年

6、左右推出8位MCU，資源豐富，功耗低，性價(jià)比很高，是08系列MCU發(fā)展趨勢，其性能與許多16位MCU相當(dāng)。MC9S08AW60是低成本、高性能8位微處理器S08家族中的成員，本次課程設(shè)計(jì)就是以該芯片為基礎(chǔ)，來進(jìn)行嵌入式的設(shè)計(jì)。該單片機(jī)的主要性能：（1）最高達(dá)40MHz的CPU工作頻率和20Hz的內(nèi)部總線工作頻率表；時(shí)鐘源選項(xiàng)包括晶振、諧振器、外部時(shí)鐘或內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘。（2）相比HC08 CPU指令集，S08 CPU增加了BGND指令。（3）單線后臺(tái)調(diào)試模式接口；增強(qiáng)的斷點(diǎn)能力，允許單一的斷點(diǎn)設(shè)置在線調(diào)試（在片內(nèi)調(diào)試的模塊增加了多于兩個(gè)的斷點(diǎn)）。（4）內(nèi)含32個(gè)中斷/復(fù)位源；內(nèi)含2KB的片內(nèi)RA

7、M；內(nèi)含60KB的片內(nèi)在線可編程Flash存儲(chǔ)器，帶有塊保護(hù)和安全選項(xiàng)。（5）可選的計(jì)算機(jī)正常操作（COP）復(fù)位；低電壓檢測和復(fù)位或中斷；非法操作碼檢測與復(fù)位；非法地址檢測與復(fù)位。（6）ADC：多達(dá)16個(gè)通道，10位A/D轉(zhuǎn)換器與自動(dòng)比較功能；兩個(gè)串行通信接口SCI模塊與可選的13位中斷；一個(gè)串行外設(shè)接口SPI模塊；集成電路互連總線I2C模塊運(yùn)作高達(dá)100kbps的最高總線負(fù)載；8引腳鍵盤中斷KBI模塊。（7）Timers:1個(gè)2通道和1個(gè)6通道16位定時(shí)器/脈沖寬度調(diào)制器模板。具有輸入、捕捉、輸出比較、脈寬調(diào)制功能。3.3 顯示和控制電路本系統(tǒng)采用數(shù)碼管顯示搶答位和剩余時(shí)間，鉅陣鍵盤用于搶答

8、器開始復(fù)位和的搶答工作。數(shù)碼管顯示原理簡單，編程比較容易實(shí)現(xiàn)。矩陣鍵盤可以實(shí)現(xiàn)多種控制，便于擴(kuò)展功能，同時(shí)又可節(jié)省大量的IO口，供單片機(jī)的其它功能應(yīng)用。3.4電源模塊電路中需要大量引腳用來提供足夠的電流容量。所有的電源引腳必須有適當(dāng)?shù)呐月冯娙?，來抑制高頻噪音。一些VDD和VSS引腳僅用于噪音旁路。圖中的電源電路顯示了一個(gè)典型的電源連接圖。電源電路部分的電容構(gòu)成濾波電路，可以改善系統(tǒng)的電磁兼容性，降低電源波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響，增強(qiáng)電路工作穩(wěn)定性。為標(biāo)識(shí)系統(tǒng)通電與否，可以增加一個(gè)電源指示燈。注意那些僅連接電容的引腳，不要將它們直接連接電源電壓 3.5蜂鳴器模塊在單片機(jī)應(yīng)用的設(shè)計(jì)上，很多方案都會(huì)用到蜂鳴

9、器，大部分都是使用蜂鳴器來做提示或報(bào)警，比如按鍵按下、開始工作、工作結(jié)束或是故障等等由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的I/O口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來放大電流就可以了3.6長距離傳輸模塊限制數(shù)據(jù)長距離傳輸?shù)囊蛩剡h(yuǎn)距離，幾十公里幾百公里的數(shù)字信號(hào)傳輸，可采用單用調(diào)制解調(diào)器的調(diào)頻、調(diào)相或調(diào)幅的傳輸設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，并可利用已有的電話線等作為傳輸線。而傳輸距離只有幾百米或幾十公里時(shí)，就不需要調(diào)制解調(diào)器的傳輸模式，耳殼采用數(shù)字信號(hào)的直接傳輸方式，是傳輸速度、誤碼率等性能優(yōu)于采用調(diào)制解調(diào)器的傳輸方式。尤其是近距離點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，采用數(shù)字信號(hào)直接傳輸?shù)姆椒ǜ?/p>

10、優(yōu)勢。限制數(shù)據(jù)長距離傳輸?shù)囊蛩?. 外界電磁場通過傳輸線對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的干擾由于發(fā)送和接收設(shè)備之間存在的公共地線，因此各種干擾極易通過公共地線疊加在信號(hào)上，特別是現(xiàn)場的電磁干擾通過公共底線能很容易的導(dǎo)入接受設(shè)備。2. 傳輸線分布電容數(shù)據(jù)的傳輸實(shí)際上是對(duì)傳輸線分布電容充電和放電的過程，而充電的上升時(shí)間和放電的下降時(shí)間有所不同，會(huì)引起數(shù)據(jù)接受錯(cuò)誤。3. 傳輸線存在的地的電位差傳輸線間連接的公共地線，由于發(fā)送設(shè)備和接受設(shè)備往往使用各自的電源設(shè)備。是二者的電位可能不一致，從而信號(hào)地線中會(huì)產(chǎn)生電流。由于傳輸線電阻的此女在，使底線兩端產(chǎn)生電壓降，即電位差。當(dāng)發(fā)送設(shè)備想接收設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，接受設(shè)備得到的電壓信號(hào)

11、與沒有地電位差時(shí)得到的不同。當(dāng)又用信號(hào)較小、而地電位差較大時(shí)，接受設(shè)備無法得到準(zhǔn)確的信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸將無法進(jìn)行。4. 傳輸線的負(fù)載阻抗與傳輸特性阻抗不匹配當(dāng)傳輸?shù)呢?fù)載阻抗與傳輸特性阻抗不匹配時(shí)，會(huì)在線路中產(chǎn)生多次發(fā)射，致使信號(hào)產(chǎn)生畸變，數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤5. 傳輸線的分布電阻6. 傳輸線間的干擾長距離傳輸按鍵模塊遠(yuǎn)程控制電路通過一個(gè)共射放大電路，基極輸入一個(gè)高電平，三極管導(dǎo)通，集電極接地，輸出是低電平。（可能會(huì)有一個(gè)0.3V左右的電壓可以忽略看做一個(gè)低電平。）基極輸入低電平，三極管關(guān)斷，集電極電壓為電源電壓，輸出是高電平。長距離傳輸壓降模塊穩(wěn)壓電路利用了LM317三端可調(diào)輸出正電壓穩(wěn)壓器。來調(diào)節(jié)輸

12、入的電壓使輸出電壓達(dá)到單片機(jī)要求的5V電壓。在控制電路與穩(wěn)壓電路之間加了一個(gè)電阻充當(dāng)電線的阻抗。4 程序設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì)程序開始后初始化芯片，模塊，變量，然后進(jìn)行主循環(huán)，開始執(zhí)行主程序，計(jì)時(shí)器開始10s倒數(shù)計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示狀態(tài)為0010，執(zhí)行過程中還可檢測是否有搶答鍵，如果按下則計(jì)時(shí)停止后兩位數(shù)碼管顯示時(shí)間，第一位數(shù)碼管顯示搶答編號(hào)，其他數(shù)碼管均為零，蜂鳴器報(bào)警，延時(shí)2s，再次按下開始復(fù)位鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示0010進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。如果沒有搶答鍵按下，則倒計(jì)時(shí)為零時(shí)數(shù)碼管顯示0000，并開始閃爍，蜂鳴器報(bào)警延時(shí)2s。4.2 子程序設(shè)計(jì)附錄一：電路實(shí)物照片附錄二：模擬電路仿真圖附錄三：電路原理圖附錄

13、四：主要程序/-*/工 程 名: timer */硬件連接:(1)PTD.0接指示燈 */ (2)MCU的串口與PC方的串口相連 */程序描述: */ (1)TPM1溢出中斷，數(shù)碼管顯示分秒信息。/目 的: 學(xué)習(xí)定時(shí)器基本功能 */說 明: 無 */-蘇州大學(xué)飛思卡爾嵌入式系統(tǒng)研發(fā)中心2011年-*/總頭文件#include Includes.hvoid main(void) /1 主程序使用的變量定義 uint32 mRuncount=0; /運(yùn)行計(jì)數(shù)器 ledbuf0=0; ledbuf1=0; ledbuf2=1; ledbuf3=0; /2 關(guān)總中斷 DisableInterrupt(

14、); /禁止總中斷 /3 芯片初始化 MCUInit(); /4 模塊初始化 Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_OFF); /指示燈初始化 TPMinit(TPM_NUM_1); /定時(shí)器1初始化 /SCIInit(SCI_NUM_1,SYSTEM_CLOCK,9600); /串行口初始化 LEDinit(); KBInit(); /鍵盤初始化 GPIO_Init(PORT_C,6,1,0); /GPIO初始化 /5 內(nèi)存初始化 /6 開放中斷 EnabletimerInt(TPM_NUM_1); /開放定時(shí)器1溢出中斷 EnableInter

15、rupt(); /開放總中斷 EnableKBint(); /開鍵盤中斷 /7 主循環(huán) while (1) /1 主循環(huán)計(jì)數(shù)到一定的值，使小燈的亮、暗狀態(tài)切換 mRuncount+; if (mRuncount=1000) mRuncount=0; /2 主循環(huán)執(zhí)行的任務(wù) LEDshow(ledbuf); /-*/ 文件名: isr.c */ 說 明: 中斷處理函數(shù)文件 */-*/頭文件#include isr.huint8 KeyDef;uint8 aa=0;/-*/函數(shù)名: isrKeyBoard */功 能: 掃描鍵盤,向串口發(fā)送鍵值和定義值 */參 數(shù): 無 */返 回: 無 */說

16、明: 調(diào)用了KBScanN、SCISend1、KBInit函數(shù) */-*interrupt void isrKeyBoard(void) uint8 value; uint16 i; for(i=0; i1000; i+); DisableInterrupt(); /關(guān)總中斷 DisableKBint(); /屏蔽鍵盤中斷 value = KBScanN(10); /掃描鍵值,存于value中 if(value!=0xFF) KeyDef=KBDef(value); if(KeyDef=*) aa=0; ledbuf0=0; ledbuf1=0; ledbuf2=1; ledbuf3=0; j

17、ishu=0; k=0; else if(aa=0) if(KeyDef=1|KeyDef=2|KeyDef=3|KeyDef=4) aa=1; k=1; x=ledbuf2; y=ledbuf3; z=KeyDef; b=1; GPIO_Set(PORT_C,6,1); Delay(2); GPIO_Set(PORT_C,6,0); KBInit(); /鍵盤初始化鍵盤中斷 EnableKBint(); /開放鍵盤中斷 EnableInterrupt() ; /開總中斷/此處為用戶新定義中斷處理函數(shù)的存放處/-*/函數(shù)名: isrT1Out */功 能: 定時(shí)器1溢出中斷處理函數(shù),以秒為最小

18、單位計(jì)時(shí),并清定時(shí)器1溢出標(biāo)志位 */參 數(shù): 無 */返 回: 無 */說 明: 調(diào)用SecAdd1函數(shù) */-*interrupt void isrT1Out(void)/溢出時(shí)間1s uint8 temp; DisableInterrupt(); /禁止總中斷 if(k=0) if(jishu=0) if(ledbuf3=0)&(ledbuf2=0) ledbuf0=0; ledbuf1=0; ledbuf2=0; ledbuf3=0; jishu=1; a=1; GPIO_Set(PORT_C,6,1); Delay(2); GPIO_Set(PORT_C,6,0); else led

19、buf3-; if(ledbuf30) ledbuf2-; ledbuf3=9; else if(a=1) ledbuf0=0; ledbuf1=0; ledbuf2=0; ledbuf3=0; a=0; else ledbuf0=10; ledbuf1=10; ledbuf2=10; ledbuf3=10; a=1; else if(b=1) ledbuf0=z; ledbuf1=0; ledbuf2=x; ledbuf3=y; b=0; else ledbuf0=10; ledbuf1=10; ledbuf2=10; ledbuf3=10; b=1; temp = TPM_CSTR(1); /讀取定時(shí)器1狀態(tài)和控制寄存器TPM1SC TPM_CSTR(1) &= (TPM1SC_TOF_MASK); /向定時(shí)器溢出標(biāo)志位TOF寫0 EnableInterrupt(); /開放總中斷 /未定義的中斷處理函數(shù),本函數(shù)不能刪除interrupt void isrDummy(void)/中斷處理子程序類型定義typedef void( *ISR_func_t)(void);/中斷矢量表，如果需要定義其它中斷函數(shù)，請(qǐng)修改下表中的相應(yīng)項(xiàng)目cons