Diseñe un contestador automático que permita que 8 personas participen en la competencia al mismo tiempo. Sus números son 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7, cada uno con un botón de respuesta.

Capítulo 1 Análisis funcional del diseño del contestador automático

1.1 Descripción general del contestador automático digital

Todos estamos familiarizados con los contestadores automáticos en muchas situaciones de competencia, primero. Las respuestas por orden de llegada se implementan realmente, lo que permite que el concursante que recibe la pregunta primero responda la pregunta. El contestador automático no sólo pone a prueba la velocidad de reacción del jugador, sino que también requiere que el jugador tenga conocimientos suficientes y cierta cantidad de coraje. Todos los jugadores se encuentran en la misma línea de salida, encarnando el principio de equidad y justicia.

1.2 Tareas y requisitos de diseño

Requisitos básicos:

1. Configure un interruptor para que el host controle la limpieza del sistema (luces de tubo digitales con pantalla numérica). out) y el inicio del timbre.

2. El respondedor tiene las funciones de bloqueo y visualización de datos. Después de que comience la respuesta, si un jugador presiona el botón del contestador automático, el número se bloqueará inmediatamente, el número del jugador se mostrará en el LED digital y el altavoz emitirá un mensaje de audio. Además, el circuito de entrada debe estar bloqueado para evitar que otros jugadores respondan.

Parte de uso:

1. El contestador automático tiene la función de respuesta programada, y el host puede configurar el tiempo de una respuesta (por ejemplo, 30 segundos). Cuando el anfitrión del programa activa el botón "Inicio", el temporizador debe realizar una cuenta regresiva inmediatamente y se muestra en el monitor. Al mismo tiempo, el altavoz emite un sonido breve que dura aproximadamente 0,5 segundos.

2. Los concursantes responden dentro del tiempo establecido. Cuando la respuesta es válida, el cronómetro deja de funcionar. El número del jugador y el tiempo de la respuesta se muestran en el monitor y permanecen hasta que el anfitrión borra el sistema. .

3. Si el tiempo de respuesta programado ha expirado pero ningún concursante responde, la respuesta no será válida. El sistema emitirá una alarma brevemente y bloqueará el circuito de entrada, prohibiendo a los concursantes responder después del tiempo de espera. en la visualización de la hora.

4. Si un jugador infringe las reglas antes de que el anfitrión presione el botón de inicio, el sistema emitirá una alarma y el LED mostrará el número del jugador ilegal y FF hasta que el anfitrión presione el botón de detener.

Capítulo 2 Demostración de la solución del dispositivo contestador

Hay varias formas de implementar el dispositivo contestador, que se realizan mediante la construcción de circuitos con componentes electrónicos puros, como codificadores de prioridad, pestillos, y 555 temporizadores, etc., los dispositivos electrónicos puros se implementan sin participación de software, y la depuración es simple, pero no es fácil de expandir y modificar, y la estructura del circuito es compleja, lo que dificulta la depuración. Y la construcción real requiere mucho tiempo y mano de obra, y la soldadura es propensa a errores. Entonces, pensé en usar un microcontrolador para implementarlo. El microcontrolador es de tamaño pequeño, de precio bajo, fácil de aplicar, estable y confiable. El microcontrolador entrega muchas tareas a la programación de software, simplificando enormemente los circuitos de hardware periféricos y haciendo que la implementación de circuitos periféricos sea simple y conveniente. Dado que el microcontrolador en sí no tiene la función de compilar y probar software, necesitamos usar otro software para compilar y "grabar" el programa compilado en el microcontrolador.

En el diseño de circuito real, primero es necesario probar el circuito y el programa compilado a través de un software de simulación para verificar si el diseño del circuito periférico es razonable, si la compilación del software es correcta y si el software y el hardware Los circuitos pueden funcionar juntos normalmente. Implementar con precisión las funciones diseñadas. Si la prueba pasa y no hay problemas con la simulación del circuito y las funciones se pueden realizar completamente, puedes realizar el trabajo de soldadura en la placa. Bajo la guía del profesor, elegí el software de simulación de microcontroladores proteus6.9 y keil de uso común para la simulación.

Capítulo 3 Diseño de circuitos de hardware

3.1 Diseño general

De acuerdo con las funciones básicas del contestador automático, se pueden diseñar los siguientes circuitos periféricos del microcontrolador:

Figura 3-1 Diseño general

Como se muestra en la Figura 3-1, P3.0 es el inicio de la respuesta, P3.2 es para detenerse, P1.0-P1.7 es la entrada de respuesta de ocho vías y el puerto de selección de segmento de tubo digital P0, seleccione los 3 bits inferiores del puerto P2 y la salida del zumbador (reemplazado por una luz verde) es el puerto P3.6. P3.2 es el tiempo más 1 ajuste y P3.3 es el tiempo menos 1 ajuste.

3.2 Circuito de oscilación externo

Figura 3-2 Circuito de oscilación externo

Generalmente se utiliza un oscilador de cristal de cuarzo. En este circuito, el oscilador comienza a oscilar después de un retraso de encendido de aproximadamente 10 ms, y se genera una señal de reloj de onda sinusoidal con una amplitud de aproximadamente 3 V en el pin XTAL2. La frecuencia de oscilación está determinada principalmente por la frecuencia del cuarzo. oscilador de cristal.

Los dos condensadores C1 y C2 del circuito tienen dos funciones: una es ayudar al oscilador a comenzar a oscilar y la otra es ajustar la frecuencia del oscilador. El valor típico de C1 y C2 es 30PF.

3.3 Diseño del circuito de reinicio

El noveno pin RST del microcontrolador es el terminal de reinicio del hardware. Siempre que este terminal permanezca en un nivel alto durante 4 ciclos de la máquina, el reinicio puede realizarse. Después del reinicio, cada estado del microcontrolador se restaura al estado de inicialización y su diagrama de circuito se muestra en la Figura 4:

Figura 3-3 Circuito de reinicio

Reinicio de ambos hardware. y el reinicio de software se utilizan en la solución Función, el reinicio de hardware anterior puede restaurar los valores de los registros y las memorias a sus valores iniciales. La función anterior mencionó que el tiempo de cuenta regresiva requiere una función de memoria. El microcontrolador no se puede restablecer por hardware, por lo que se activa la función de reinicio por software. El restablecimiento parcial en realidad significa que una vez completada la ejecución del programa, el puntero del programa salta a la dirección inicial de ejecución del programa mediante una instrucción de salto.

3.1.4 Diseño del circuito de visualización

El circuito de visualización utiliza un tubo digital de siete segmentos 7SEG-MPX4-CC, que es un cátodo positivo y está iluminado por un nivel alto.

Figura 3-4 Tubo digital catódico de siete segmentos

4.1.5 Diseño del circuito de entrada del botón

El botón de entrada del contestador automático utiliza un botón normalmente abierto interruptor,

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Figura 3-5 Botón de respuesta

Estos interruptores normalmente abiertos forman el botón de respuesta. El circuito de hardware es simple y el diseño del programa no es complicado. Siempre que el error generado durante el proceso de pulsación de teclas se elimine en el programa, el fenómeno de las "rebabas" estará bien. El método más utilizado aquí es el método de retardo. Su principio es: debido a que el pulso de "rebaba" generalmente dura poco tiempo, aproximadamente unos pocos ms, y el tiempo de pulsación de la tecla es generalmente mucho más largo que este tiempo, cuando el microcontrolador. detecta el movimiento de pulsación de tecla. Luego retrasa durante un período de tiempo (10 ms aquí) y luego juzga si el nivel mantiene el estado original. Si es así, es un botón válido; de lo contrario, no es válido.

3.1.6 Sonido

Aquí puede usar el programa para controlar la línea del puerto P3.6 del microcontrolador para generar repetidamente un nivel alto o bajo, es decir, generar un cierto frecuencia en la línea del puerto. Una onda rectangular puede emitir un sonido de una determinada frecuencia cuando se conecta a un altavoz. Al utilizar un programa de retardo para controlar la duración de los niveles "alto" y "bajo", se puede cambiar la frecuencia de salida. cambiando así el tono y haciendo que el altavoz emita sonidos diferentes.

Capítulo 4 Diseño del software del sistema

4.1 Diagrama de la estructura del sistema del programa

Después de determinar el circuito del hardware, la programación del software debe coincidir con el hardware para que el software y El hardware se puede combinar. Complete la función deseada. El siguiente diagrama de estructura de software se obtiene del análisis funcional:

Figura 4-1 Diagrama de estructura del sistema de software

4.2 Diagrama de flujo del programa

El programa completo está compuesto principalmente del temporizador T0, temporizador T1, interrupción externa 0 y programa principal.

El temporizador T0 se utiliza para hacer sonar el altavoz. Cuando sea necesario sonar, establezca el indicador de timbre en 1. Invierta P3.7 para cada interrupción. El altavoz sonará y el valor inicial del temporizador. se puede cambiar. Cambiar la frecuencia del altavoz. El diagrama de flujo del proceso del temporizador es el siguiente:

Figura 4-2 Diagrama de flujo del programa de timbre

El temporizador T1 se utiliza para la cuenta regresiva. Cada interrupción es de 50 ms. Es Durante un segundo, el número mostrado disminuye en uno. El diagrama de flujo es el siguiente:

Figura 4-3 Diagrama de flujo de interrupción de cuenta regresiva

La interrupción externa 0 se utiliza para ajustar el tiempo de cuenta regresiva, el diagrama de flujo es el siguiente:

Figura 4- 4 Ajustar el diagrama de flujo del tiempo de respuesta

El programa principal coordina las tres interrupciones para que trabajen juntas para realizar la función de respuesta. El diagrama de flujo es el siguiente: