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南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：董竞进学号：1002570123专业：电气工程及其自动化设计(论文)题目：单片机八路抢答器设计指导教师:张文2014年1月16日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2011年1月16日”或“2011-01-16”。毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述摘要本文主要介绍了应用单片机设计的八路抢答器，系统介绍了基于单片机89C51设计的八路抢答器的设计及操作实施方案。为了应用于各种知识竞赛或其他场合，单片机是该系统的重要组成单元。研究结果表明，该系统不仅具有较强的并行协调处理能力，而且具有高可靠性、灵活性和可扩展性，以及高速处理能力等优点。关键词单片机八路抢答器AT89C511抢答器的产生与发展趋势随着知识竞赛在当今社会中发展越来越多，相应的比赛工具应运而生，其目的是为了更好的组织比赛，公平有规律的进行竞赛，于是电子技术在其中充当了重要的角色，也为其发展奠定了重要的基础，在知识竞赛、文体娱乐活动（抢答赛活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的座位号。传统抢答器只是大概判断出抢答成功或犯规选手台号，无法显示出每个选手的抢答时间。而今抢答器可以通过数据来说明裁决结果的准确性、公平性。使比赛大大增加了娱乐性的同时，也更加公平、公正。众所周知，电子技术发展日新月异，所以其衍生出的产品也是更新换代极快，抢答器也是，一开始所采用的单片机型号与我们现在所用的又有所不同。抢答器由单片机以及外围电路组成，由于采用单片机，使得外围电路非常简单，但是功能并不比一般的抢答器少。一般有如下功能：涵盖抢答题、抢答限时、选手答题计时及犯规组号抢答器具有抢答自锁，灯光指示、暂停复位、电子音乐报声、自动定时等功能抢答器的工作模式：自动/手控任意切换。抢答器的时间设定范围：答题时间0-95秒或0-995秒可调，二种型号任选；抢答规定时限0-30秒可调；具备计时临时暂停，再启动功能。抢答器面板上设有组号与计时窗口，显示清晰，同步显示，互不干扰。外接输出口可配套大屏幕抢答组号与计时显示屏！打开电源开关，电源指示灯亮，组别显示器应显0，否则请按一下复位键。为了更好的了解抢答器的发展与设计，我们需要了解单片机发展历史和演变。2单片机的发展历史和演变单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器）其中4004（下图）包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（MillionInstructionsPerSecond）。1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。了解完单片机的相关知识后，我们来看看本设计中单片机在抢答器中的应用。3单片机在抢答器应用中的作用本电路采用单片机AT89C51作为控制芯片，单片机的P0口外接八个发光二极管，每个发光二极管分别作为八位选手的信号指示灯。并在各个外接电路上并接开关按键，按键另一端接地。发光二极管采用共阳极接法，由于P0口为高电平呈输入状态，当有按键按下时，P0口呈低电平与按键对应的发光二极管满足点亮条件点亮。在程序编程上采用查询，查询P0口P0。0到P0。7的八个端口呈低电平，即查询是哪个选手先按键，然后将选手号码的字节数据送至串行口输出并在数码管上显现出来。蜂鸣器是利用三极管处于开关状态是的导通与截止工作，在三极管导通时蜂鸣器工作，三极管截止时蜂鸣器不工作。三极管采用8550PNP型基极接于P1。2口置其低电平时三极管导通，置其高电平时三极管截止。数码管采用共阳极七段显示，其内部发光二极管为共阳极接高电平，当对应发光二极管一端为低电平时发光二极管点亮，显示的数字或字符由送入的字节数据控制，字节数据的输出采用串形口工作模式0，8位串行字节数据的输出通过RXD端口送出，TXD端用于送出同步移位脉冲，作为外接器件的同步移位信号。数据的发送是在TI=0的情况下，由一写发送缓冲器的指令开始CPU执行完该指令，串行口即将8位数据从RXD端送出，同时TXD端发出同步移位脉冲。8位数据发送完毕后由硬件置位TI=1，c查询TI位来确定是否发送完一组数据，TI=1表示发送缓冲器已空，当要发送下一组数据时用软件使TI清零，然后即可发送下一组数据。软件设计分析首先在程序的开始为选手设置了一段违规程序，该程序的作用是为了防止选手在主持人没有按下抢答键时，有的选手已经提前抢答了，本次抢答为无效抢答，并有报警和记录下该位选手的选号，做违规处理，如果选手超出了在规定的提前抢答次数，则该选手将被取消以后的抢答资格。如果在主持按下抢答键时再抢答，该次抢答被视为有效抢答，在主持按下回答问题的键时选手就可以在规定的时间内回答问题了。参考文献[1]陈建明.电子技术基础.数字部分（第四版）[M].北京：电子工业出版社，2006.[2]廖常初.51系列芯片手册[M].北京：机械工业出版社，2004.[3]戴仙金.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程[M].北京：中国水利水电出版社，2007.[4]张立科.电子学术期刊[M].北京：人民邮电出版社，2005.[5]殷洪义.可编程序控制器选择﹑设计与维护[M].北京：机械工业出版社，2003.[6]中国知网[J].2006，6(9)：36～47.[7]严盈富.抢答器的发展[M].北京：人民邮电出版社，2007.[8]张扬.AT89C51单片机构造与运用[M].北京：机械工业出版社，2007.[9]廖常初.电子科技竞赛展览[M].北京：机械工业出版社，2007.[10]周万珍，单片机应用与科学[M].北京：电子工业出版社，2004.[11]张万忠，刘明芹.电器与单片机控制技术[M].北京：化学工业出版社，2003.[12]雷宏彬,曹晓娟.基于单片机的抢答器应用[J].工业仪表与自动化装置，2007，28(9)：38～41.[13]苏昆哲.深入浅出51单片机[J].北京：北京航空航天大学出版社，2004，7(9)：38～51.[14]王永华.现代电气及可编程控制技术[M].北京：北京航空航天大学，2002.[15]吴中俊.可编程控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2003.[16]马小军.可编程控制器及应用[M].南京：东南大学出版社，2007.[18]王也仿.可编程序控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社，2001.[19]袁任光.可编程序控制器选用手册[S].北京：机械工业出版社，2002.[20]中国自动化网.中小型集散配料控制系统的设计与应用[J].2006，4(9)：23～67.毕业设计（论文）开题报告2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：(1)研究的问题通过理论设计，查阅资料，选择元器件，实际动手安装、调试等过程，了解和掌握电子线路设计的一般方法。巩固和运用在电路与电子技术等课程中所学理论知识和技能，提高设计能力和动手能力，为以后从事相关工作打下基础。本次设计要求：1、可同时供8路选手抢答2、主持人可控制抢答开始和进行初始值的设定3、可实现定时抢答。本次8路智力竞赛抢答器的设计具有理论和实际意义，通过本次设计希望达到以下目的：1、巩固所学的知识，学会通过各种途径查找资料；2、能够把所学的理论知识联系实际，解决实际问题；3、掌握抢答器的工作原理及其设计方法；4、通过实物制作，了解相关芯片市场情况、价格，掌握相关芯片的功能，锻炼动手能力及分析思考能力。(2)研究手段1、学术构想与思路；主要研究内容及拟解决的关键问题（或技术）（1）主要研究内容：抢答器同时供8名选手使用，分别使用8个按键S0-S7表示设置一个系统清除和抢答控制开关，该开关由主持人控制抢答器具有锁存与显示功能主持人按开始键，选手开始抢答。抢答器显示选手号码。主持人按清除键，禁止抢答，显示00（2）拟解决的关键问题：AT89C51系列的单片机寄存器、定时/计数器中断等资源配合外部模/数、数/模转换器、EPROM单片机原理与应用。2、拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析（1）拟采取的研究方法：本项目的研究主要采用查阅资料、自主设计、实物制作等方法。关于有关效果的分析，则采用实物测试的分析方法。（2）可行性分析：如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。能够实现抢答器功能的方式有多种，可以采用模拟电路、数字电路或模拟与数字电路相结合的方式。8位竞赛抢答器电路结构简单，外围扩展的电路不是很多，锻炼我们所学的知识应用到现实生活当中。为我们提供实践的机会。近年来随着科技的飞速发展．单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。单片机是电子专业发展的方向，更好的使用单片机可以是我们的产品小型化，使用更方便，性能更稳定，功能更齐全，所以我们选用单片机加一定的外围设备实现本次课程设计的要求。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1．对“文献综述”的评语：2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师：