八路抢答器说明书
八路抢答器设计说明书
计算机11 届数字电路课程设计八路智力竞赛抢答器学生姓名胡茁成学号 5011207218所属学院信息工程学院专业计算机科学与技术班级计算机11-2日期 2009年7月4日塔里木大学教务处制一、课题名称：八路智力竞赛抢答器二、内容摘要：摘要：本文主要介绍用数电知识设计八路抢答器。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出，并与主持人开关相连接，即构成了抢答器的主体电路。
经过布线、接线、调试等工作后数字抢答器成形。
借助较少的外围元件完成抢答的整个过程，设计制作了八路抢答器，设计编程简单，容易理解掌握，且工作稳定可靠。
总体电路简单，易于制作。
可供8人或8个代表队抢答，并用7段数码管显示首先抢答者的组别号码，有人抢答后自动闭锁其他各路输入，禁止其他人抢答，使其他组的开关失去作用，而显示最先按下抢答键的组别号。
只有当主持人按下复位按键才能再次抢答。
关键字：抢答器；设计；稳定；再次三、设计内容及设计要求：1、抢答器最多可供8名选手参赛，编号为1～8号，各队分别用一个按钮（分别为S0～S7）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
2、抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED数码管显示出来，只能由主持人进行清零。
3、开关S作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关S被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答。
输入抢答信号由抢答按钮开关S0～S7实现。
四、试验器件清单：本设计所用的实验器材如下表所示。
五、设计的系统方案：1、构思抢答器需要达到的功能并结合自身的能力，列出了如图1所示的总体框架图。
图1 总体框架2、具体设计方案如下：① 接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器和指示灯灭灯，等主持人将开关置“开始”位置后，抢答器处于等待状态，此时可以进行抢答。
②抢答器完成：优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上。
八路抢答器说明书概要
烟台大学51单片机课程设计说明书课题：八路抢答器学生姓名：王志林学号：201056501312院系：机电汽车工程学院指导老师：姜风国同组成员：张凤礼、张体栋、程事业、范光科2013 年 06 月 05 日目录1 设计任务 (2)2 系统总体方案 (2)3 硬件设计 (3)3.1 控制系统所需硬件 (3)3.2 硬件原理介绍 (4)4 软件设计 (6)4.1 软件总体设计 (6)4.2 程序流程图 (7)5 软件仿真...................................................................................... (9)5.1 Keil软件 (9)5.2在Proteus软件 (9)6小结 (10)附1：源程序代码 (11)附2：参考文献 (18)1 .设计任务本设计要求学生结合现有的实际条件，以51单片机为控制核心，设计一个8路智能抢答器。
要求实现以下功能：1) 有一主持人和8个参赛队员2) 当主持人按下抢答按键，参赛队员在10秒内可以抢答，并且抢答器开始倒计时。
剩余5秒时，如果仍无人抢答，则系统每1s报警一次。
如超出10秒则不能抢答；如抢答成功，则显示抢答队号。
3) 抢答成功则需在60秒内回答完成，如超出时间则抢答无效，显示无效指示。
如果60秒完成回答，则抢答成功，显示有效。
剩余5秒时，如果仍无人回答，则系统每1s报警一次。
4) 当主持人按下复位键时，系统回到初始状态。
5) 倒计时期间，如果主持人想终止倒计时，可以按下“停止”按键，系统会自动进入准备状态。
主要硬件设备：AT89C51单片机，8输入3态缓冲器/线驱动器74LS244,六反相驱动器7404，共阳极LED数码管等，12MHZ晶振，74LS04反相器，手动开关，按键若干，报警喇叭。
2.系统总体方案2.1整体方案设计该智能抢答器以AT89C51单片机为控制核心，控制精度较高，操作误差主要来自晶振自身所造成的误差。
8路数字抢答器设计说明
数量11
1、2、
6、7引脚，为NE555提供电源+Ucc，即任何抢答键按下时，扬声器都能发出报警声。元器件清单
序号910元件名称
电阻
电阻
电阻
电阻
电阻
电阻
瓷片电容
瓷片电容
电解电容
电解电容型号与规格
R1R2R3R4R510K
R6R17R1610KR72.2K
R8100K
R9R10R11R12330R
R13R14R15300R
C1103
C2104
C3100UF
C447UF
D1D2D3D4D5
11二极管
1N4148
数码管
三极管
蜂鸣器
开关集成Βιβλιοθήκη 路集成电路线路板D6D7D8D9D10
D11D12D13D14
D15D16D17D18
12
13
14
15
16
18
18DS
Q19013
S1 ----S9
U2555
U14511
单面PCB单位只只只只只只只只只只只只只只只只只只
1、2、
6、7脚为BCD码输入端，9～15脚为显示输出端。3脚为测试端（LT），当L T为“0 ”时，输出全为“1 ”。4脚为消隐端（B I），当B I为“0 ”时，输出全为“0 ”，因此此时可以清除锁存器内的数值，即可使用为复位端。5脚为锁存允许端（L E），当L E端由“0 ”→“1 ”时，a、b、c、d、e、f、g七个输出端保持在LE为“0”时所加BCD码对应的数码显示状态。
简易8路数显抢答器：
简单实用的八路数显抢答器，主要包括抢答、编码、优先锁存、数显、复位及音频振荡等电路。元器件主要包括
基于74系列元件设计的八路抢答器使用说明书
基于74系列元件设计的八路抢答器使用说明书郑重提示：在连接和使用抢答器系统之前请仔细阅读此说明书的全部内容，确保使用过程中的安全。
一、概述本八路抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和声音提示功能。
主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将自动完成倒计时。
若在规定的时间内S1—S8有抢答，系统则将自动停止倒计时、显示最先抢答有效的选手编码并进行声音提示；若在规定的时间内无人抢答，则倒计时到0时系统也会进行声音提示，此后选手按键无效，本轮抢答以无人抢答告终。
二、系统组成抢答器系统组成如表1所示序号部件功能1 AC220V电源线连接市电和开关电源，给开关电源提供AC220V电源输入2A开关电源，为抢答器系统提供+5V2 开关电源 +5V3 +5V电源线连接开关电源输出和抢答器电路板的电源输入，该抢答器电路板提供+5V电源输入4 抢答器电路板为抢答器系统的核心，实现抢答、时间显示、选手显示、声音提示等功能5 电路板支撑螺钉由4支M4*20螺钉和4支M4螺母组成，可以支撑起抢答器电路板，便于抢答操作表1 抢答器系统组成各个部件图片如图1—图5所示。
图1 AC220V电源线图2 开关电源图3 +5V电源线图4 抢答器电路板图5 电路板支撑螺钉三、系统连接1、将4个螺钉分别从抢答器电路板四个角附近的圆孔穿过，将螺母从电路板的背面旋入螺钉，拧紧，这样在电路板使用时候可以稳固的放置在桌面上。
2、将AC220V电源线没有插销的一端与开关电源的L、N连接，用手捻拧紧。
3、将+5V电源线的红线一端与开关电源的+V端连接，另一端与抢答器电路板J1的VCC端（上端）连接；将黑线一端与开关电源的-V端连接，另一端与抢答器电路板J1的GND端（下端）连接。
经过以上步骤系统连接完毕，将AC220电源线的插头连接市电，抢答器即可使用。
连接完毕并通电时的状态如图6所示。
图6 抢答器系统正常工作状态注意：当系统上电后，开关电源的L、N端子有AC220V电压，开关电源外壳有AC110V电压，严禁碰触！关于开关电源的任何操作务必在将AC220V电源线与市电断开的情况下进行！四、抢答器电路板使用抢答器电路板示意图如图7所示，图中标明了使用中的关键元件。
八路抢答器说明书
湄洲湾职业技术学院八路抢答器说明书系别：电子工程系年级：09级专业：楼宇智能化工程技术姓名：林霖学号：0901030113导师：立琼职称：讲师2012年6月10日目录1. 前言- 1 -2. 系统设计参数要求- 2 -3. 系统设计- 3 -3.1系统设计总框图-3-3.2各模块原理说明-3-3.3系统总原理图说明-4-3.4系统印刷电路板制作图-4-3.5系统的操作说明-4-3.6系统操作注意事项-4-参考文献- 6 -致语- 7 -附录- 8 -附录1.电路总原理图-8-附录2.电路板制作图-10-附录3.电路元件清单-11-1. 前言21世纪，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。
单片机应用的重要意义还在于它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
在当今社会生活中，竞争无处不在。
智力竞赛作为一种新颖的竞争方式出现在人们生活中。
而抢答器则作为智力竞赛中一种常见的答题方式。
抢答器作为一种竞争的手段，比的是参赛选手的应变能力和知识储备。
但是在这类比赛中，抢答器的先后和抢答器的时间设定，光凭裁判的主观判断是很容易出现误判的，难免会让人不服。
为了解决这个问题，需要一种能自动锁存，置位，清零功能的智能抢答器。
2. 系统设计参数要求系统设计的参数要求：（1）设计一个以AT89C51单片机为主的控制部件。
（2）具有复位、报警、加时抢答、倒数抢答、抢答时间设置的功能。
（3）电路供电电源5V。
八路智力竞赛抢答器课程设计说明书
目录一、引言.............................................................. 错误!未定义书签。
二、设计任务及系统功能简介................................................ 错误!未定义书签。
1．设计任务........................................................... 错误!未定义书签。
2．基本功能........................................................... 错误!未定义书签。
3.扩展功能............................................................ 错误!未定义书签。
三、数字抢答器总体设计.................................................... 错误!未定义书签。
1．设计系统框图....................................................... 错误!未定义书签。
)三、单元电路设计方案和原理说明............................................ 错误!未定义书签。
1.抢答器电路设计...................................................... 错误!未定义书签。
(1)抢答电路设计电路............................................... 错误!未定义书签。
(2) 电路说明...................................................... 错误!未定义书签。
（3）工作过程..................................................... 错误!未定义书签。
八段数显抢答器说明书
电路相关说明部分
一、功能简介
1、功能说明
抢答器可以根据抢答情况，显示优先抢答者的号数，同时蜂鸣器发声，表示抢答成功。
抢答器由抢答，编码，优先，锁存，数显及复位电路组成，它的组成原理图如图1所示。
2、电路原理简介
该抢答器电路可同时进行八路优先抢答。
按键按下后，蜂鸣器发声，同时（数码管）显示优先抢答者的号数，抢答成功后，再按按键，显示不会改变，除非按复位键。
复位后，显示清零，可继续抢答。
SB1～SB8 为抢答键；SB9 为复位键；CD4511 是一块含BCD—7 段锁存/译码/驱动电路于一体的集成电路，其中1、2、6、7 为BCD 码输入端，9～15 脚为显示输出端，3 脚（LT）为测试验出端，当"LT"为0 时，输出全为1，4 脚（BI）为消隐端，BI 为0 时输出全为0，5 脚(LE)为锁存允许端，当LE 由"0"变为"1"时，输出端保持LE 为0时的显示状态。
16 脚为电源正，8 脚为电源负。
555 及外围电路组成抢答器声响电路。
整个电路可以采用4.5-9V直流供电。
8路抢答器元件清单。
八路抢答器说明书
八路数/模电路抢答器说明书八路数字/模拟电路抢答器是本厂在牛年为大家新开发的产品，它采用数字/模拟电路设计而成，具有电路布局美观，设计合理精简，电路运行稳定，数码管发光明亮，声音悦耳等特点。
是一款与课本同步，值得学习、娱乐的好产品。
一、产品说明二、简单原理（1）硬件说明：该抢答器的主要数字处理芯片是74LS194，14513是它的数字驱动芯片，CD4060为数字处理芯片提供振荡脉冲，74LS194是数字电路课程的典型芯片，其功能表如下：三、装配说明1、当拿到本套件后，请对照“元件清单”逐一将数量清点一遍，并用万用表将各个元件测量一下，特别是瓷片电容，最好用数字万用表的电容档测量，若没有数字表，只有用万用表粗略估计测量一下，做到心中有数。
2、在焊接时请按先焊小元件，再焊大元件，最后再焊集成块的原则进行操作，元件尽量贴着底板“对号入座”不得将元件 插错，由于集成块74LS194、4060和14513是采用双排直插式结构，它的脚排列比较密集，如果要焊接：焊接时请用尖烙铁头进行快速焊接，如果一次焊不成功，应等冷却后再进行下一次焊接，以免烫坏集成块，焊完后应反复检查有无虚、假、错焊，有无拖锡短路造成故障，只要按上述要求焊接组装，一通电即可正常工作；如果不需要焊接，先将一排脚往里面拨一点（以防插不进去）再插到集成块插座中。
3、焊接电路板数码管时动作要快以免把数码管脚焊坏。
电源线红的焊在+焊盘上，黑线焊在-焊盘上。
焊好后通6V直流电压，一个精美的抢答器的组装成功了。
4、下面一排S1-S8是八路抢答按钮，S9、S10分别是抢答和归零按钮（主持人用）当主持人按下抢答按四、元件清单功能表芯片脚位方框图（2）原理简析：当74LS194接成功能表中框起来的第三项时，芯片只传输数据但二者是通过D触发器实现有时序的差异，且在有脉冲时下降沿到来时数据才传输，没有脉冲时数据保持上一次的原始状态不变，我们可利用这一点设计出抢答器。
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课程设计说明书课程名称:单片机应用课程设计课程代码:6003509题目: 基于AT89S52单片机的抢答器设计学生:洋、夏阳、王黎明、肖瑶学号:7304（7302 、7305、7328 ）年级/专业/班:2012级机电3班学院(直属系) :机械工程学院指导教师:王富治目录第一章摘要- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1第二章引言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22.1 单片机抢答器的背景- - - - - - - - - - - 22.2 单片机抢答器的意义- - - - - - - - - - - 22.3 抢答器的应用- - - - - - - - - - - - - - 2 第三章抢答器的概述及制作要求3.1 抢答器的概述- - - - - - - - - - - - - - 43.2 设计任务、设计容- - - - - - - - - - - 4 第四章单片机的选择和电路模块4.1 单片机的选择- - - - - - - - - - - - - - 54.1.1 单片机管脚说明- - - - - - - - - - - - 54.2 模块性能分析- - - - - - - - - - - - - - 74.2.1 选手按键- - - - - - - - - - - - - - - 74.2.2 数码管显示- - - - - - - - - - - - - - 7第五章电路设计5.1 总体设计- - - - - - - - - - - - - - - - - 95.1.1 电路原理图- - - - - - - - - - - - - - - 95.1.2 元件清单- - - - - - - - - - - - - - - - 105.2 外部振荡电路（晶振电路）- - - - - - - - - 115.3 复位电路的设计- - - - - - - - - - - - - - 125.4 显示电路的设计- - - - - - - - - - - - - - 125.5 按钮输入电路的设计- - - - - - - - - - - - 135.6 发声电路- - - - - - - - - - - - - - - - - 14第六章系统软件设计6.1 抢答器流程图- - - - - - - - - - - - - - - 156.2 主程序- - - - - - - - - - - - - - - - - - 16第7章仿真演练- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 23总结- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 24参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25第一章摘要数字抢答器是由扩展电路和主体电路构成。
在显示器上输出的参赛队的输入信号是由优先编码电路、锁存器和译码电路等生成的；扩展电路是在显示器上输出实现计时功能，由定时电路、译码电路将秒脉冲产生的信号构成。
数字抢答器成型是经过布线、调试和焊接等工作。
单片机为了试外围电路实现更加简单，简化了外围电路，把很多任务都交给了软件编程。
单片机不仅应用方便，而且体积小价格低，还很稳定可靠。
如果说应用程序赋予了单片机新的“生命”，那么抢答器系统的“身躯”是由单片机系统的硬件结构给予了，这样就使其在一般的抢答器面前具有成本低、电路简单和运用可靠等优点。
抢答器是选手做抢答题时便于选手进行抢答的，抢到题的选手便要回答问题。
抢答器不仅考验选手应该具备足够的知识面还考验选手的反应速度同时还需要一定的勇气和技巧。
对选手们都是公平公正的，因为他们都站在同一个起跑线上。
关键字：定时电路抢答电路报警电路第二章引言2.1 单片机抢答器的背景二十世纪跨越了三电的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。
它由主机、键盘、显示器等组成。
还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。
这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。
顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一块集成电路，即可进行简单运算和控制。
因为它体积小，通常都藏在被控制机械的部。
它在整个装置中，起着如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。
现在，这种单片机的应用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词----“智能型”，如智能型洗衣机等。
不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。
究其原因，可能是卡在产品未使用单片机或其他可编程逻辑器件上。
2.2 单片机抢答器的意义本系统采用单片机作为整个控制核心。
控制系统的四个模块为：显示模块、存储模块、语音模块、抢答开关模块。
该系统通过开关电路四个按键输入抢答信号，利用一个数码管来显示功能，用按键来让选手进行抢答，在数码管上显示那一组先答题的，从而实现整个抢答过程。
在知识比赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道那一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。
若果在抢答中，靠视觉是很难判断那组选手先答题。
利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得到难以解决，即使两组的抢答时间相差几微妙，也可以分辨出那组优先答题。
本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。
系统工作原理本系统采用AT89C52单片机作为核心。
2.3 抢答器的应用随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有公平的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。
抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答器很多时，实现起来就更为困难。
因此我们设计了已单片机为核心的新型智能抢答器，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加了一系列的实用功能并简化其电路结构。
抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。
传统普通抢答器主要存在以下缺陷：（一）、在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效抢答信号不能进行处理，因而该抢答过程变为无效。
（二）、当有多个违规抢答时，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个，或利用抢答器电路电子元件“竞争”选择一个。
对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定。
各种抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。
普通抢答器存在不公平性。
（三）、当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个而出现“漏洞”。
第三章抢答器的概述及制作要求3.1 抢答器的概述对于抢答器我们大家来说不陌生，现在很多文娱活动中都有抢答器这一项，需要用到抢答器，在目前的市场上，普通抢答器都需要几百块钱，价格比较昂贵。
本项目设计的抢答器，电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠、具有较高的推广价值。
3.2 设计任务、设计容基于AT89C52单片机设计制作一个抢答器。
晶振为12MHz。
具体设计要求如下：（1）设计一智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8名代表队参加比赛编号为0~7，各用一个按键；（2）给节目支持人一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答开始；（3）抢答器具有数据锁存器功能，显示功能和声音提示功能。
抢答开始后，若选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管显示选手的编号，同时灯亮且伴随声音提示。
此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。
本项目需要通过学习和查阅资料，掌握和了解如下知识：（1）+5V电源原理及设计；（2）单片机晶振电路工作原理及设计；（3）单片机复位电路工作原理及设计；（4）按键电路的设计；（5）蜂鸣器驱动电路设计；（6）数码管特性及使用；（7）单片机汇编语言及程序设计；（8）AT89C52单片机引脚。
第四章单片机的选择和电路模块4.1 单片机的选择单片机选用的时Atmel公司推出的AT89C52，它是一种低功效、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在线系统课编程Flash，使得AT89C52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，1个6向量2级中断结构，全双工串行口，片晶振及时钟电路。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器串口、中断继续工作。
掉电保护方式下RAM容被保护，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
而且，它还具有一个看门狗定时/计数器。
如果程序没有正常工作，就会强制整个系统复位，还可以在程序陷入死循环的时候，让单片机复位而不用整个系统断电，从而保护你的硬件电路。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出端口，同时含2个外中端口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
其通用的微处理器和Flash存储器结合在一起特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
4.1.1 单片机管脚说明图4.1 单片机引脚（1）Vcc：供电电压。
（2）GND：接地。
（3）P0口：当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在Flash编程时，P0口作为原码输入口，当Flash进行校验时，P0输入原码，此时P0外部必须被拉高。
（4）P1口：P1口是一个部提供的上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。
在Flash编程和校验时，P1作为第八位地址接收。
（5）P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行读取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的容。
P2口在Flash 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
（6）P3口：P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4TTL门电流，当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。