电子智能抢答器(单片机)毕业设计

目录引言……………………………………………………………………31单片机的应用技术………………………………………………32系统设计要点………………………………………………………33抢答器的硬件设计要求………………………………………………32．2计分器系统的软件流程………………………………………………32.3计分器的硬件设计要求…………………………………………52.4人机交互程序设计…………………………………………………………52.4.1计分器系统的软件键盘扫描程序流程图…………………………….62.5抢答器系统软件的流程图………………………………………………72.6抢答数码显示软件程序设计…………………………………………82.7音乐音频输出程系流程图………………………………………………93各模块方案选择和论证……………………………………………103.1抢答器显示模块………………………………………………103.2控制器模块……………………………………………………103.3电源方案的选择……………………………………………………113.4枪答器键盘的选择………………………………………………113.5计分器显示模块……………………………………………………133.6计分器键盘的选择……………………………………………………144模块的最终方案……………………………………………………145电子智能抢答器系统的硬件电路设计……………………………145.1计分器的电路设计……………………………………………………145.1.1计分器系统的硬件电路…………………………………………145.1.2计分显示模块…………………………………………………165.2抢答器的电路设计……………………………………………………165.2.1抢答电路模块………………………………………………………165.2.2抢答按键模块的设计…………………………………………176单片机干扰防护……………………………………………………186.1采用隔离技术……………………………………………………186.2正确的接地措施……………………………………………………19结论…………………………………………………………………….19谢辞………………………………………………………………….19参考文献……………………………………………………………20计分器显示程序（附1）………………………………………………21抢答器软件程序（附2）………………………………………………26摘要随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。同时楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。电子智能抢答计分器在抢答过程中，为了知道哪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。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统来设计抢答器，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。抢答组数可以在八组以内任意使用，本系统设计为模块形式采用九针插头进行连接，系统工作原理本系统采用AT89S51单片机作为核心。控制系统的五个模块分别为：单片机最小系统（六位并行数码显示、4*4矩阵式键盘）、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块、音乐音频输出模块。关键词：单片机；矩阵式键盘；显示；驱动；抢答AbstractWiththerapiddevelopmentofelectronictechnology,thecontrolsystembasedonSCMhasbeenwidelyusedinindustry,agriculture,electricity,electronics,intelligentbuildings,industry,micro-computersembeddedcontrolsystemasthemainandcore,insteadofthetraditionalcontrolSystemofconventionalelectroniccircuits.Atthesametimethedevelopmentofintelligentbuildingsandmaturity,butalsobasedonthelightingcontrolsystemMCUandpopularityofapplicationlaidasolidfoundation.PointsforelectronicsmartQiangdaQiangdaintheprocess,inordertoknowwhichgrouporwhichoneplayertoanswer,wemustdesignasystemtocompletethistask.IftheQiangda,relyonthevisualisverydifficulttodeterminewhichgrouptoanswer.SCMsystemusedtodesignQiangda,bringingtheaboveproblemsareresolved,evenifthetwogroupsQiangdathedifferenceintimeafewmicroseconds,whichcanalsobedistinguishedgroupofpriorityanswer.Qiangdagroupofeightcanwithinthearbitraryuseofthesystemdesignedtobemodularformofanine-pinplugstoconnectthesystemworkingprincipleofthesystemusedAT89S51SCMasacore.Controlsystemofthefivemodulesare:MCUminimumsystem(sixparalleldigitaldisplay,4x4matrixkeyboard),modules,displaydrivermodule,Qiangdaswitchmodules,music,audiooutputmodule.Keywords:SCM,modules,displaydrivermodule,Qiangdaswitchmodules-3-引言电子技术和微型计算机的迅速发展，促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，单片机（单片微型计算机）的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域，它起到了越来越重要的作用。单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。电子智能抢答器分别用两片单片机控制，分别为计分器和抢答器。计分器的工作原理是采用最小系统，用4x4键盘来输入是选手需要加减进行分数的加减输入。主板上的6个数码显示，加几分的数，按确定键后分数值从串口P3.0，P3.1传到计分器显示模块上再通过数码管驱动模块显示。抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用查询式键盘进行抢答。采用串行静态显示组号。1单片机的应用技术单片机由硬件系统与软件系统组成。硬件系统是指构成微机系统的实体与装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。其中运算器和控制器一般做在一个集成芯片上，统称中央处理单元（CentralProcessingUnit），简称CPU，是微机的核心部件。CPU配上存放程序和数据的存储器、输入/输出（Input/Output，简称I/O）接口电路以及外部设备即构成单片机的硬件系统。软件系统是微机系统所使用的各种程序的总称，人们通过它对微机进行控制并与微机系统进行信息交换，使微机按照人的意图完成预定的任务。软件系统与硬件系统共同构成完整的单片微型计算机系统，两者相辅相成，缺一不可。2系统设计要点系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码-4-设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择用于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用51系列单片机，因此使用KeilC语言进行开发。此编程工具相比汇编语言具有结构化、适用范围大、可移植性好等特点。本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。2.1抢答器的硬件设计要求抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S1~S8表示。设置一个系统清除和抢答控制按扭，该按扭由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。2．2计分器系统的软件流程-5-2.3计分器的硬件设计要求加减计分有三位显示，用串行通信口，显示分数，用4*4阵列式键盘进行同时加减和单组加分。2.4人机交互程序设计系统的人机交互程序设计，主要是解决按键的扫描与信息的显示，让操作者检测P3.7状态初始化开始扫描键盘S1~S8是那一个组要加分,并组号显示在主板上(六个数码管)为0单组加减分为1全部统一加减分加分按键S14减分按键S15键盘录入分值,并显示在主板上(六个数码管)加分按键S12减分按键S13键盘录入分值,并显示在主板上(六个数码管)确定S16P1.7输入一个单次脉冲,并保持高电平(锁存数据由P3.0P3.1串口输出显示分数)图1-6-能够灵活地控制系统工作。键盘用来输入指令，发光数码管用来显示单片机的状态，这是一个比较简单的人机交互形式。2.4.1计分器系统的软件键盘扫描程序流程图本系统的键盘采用的是4×4矩阵式键盘，矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上。一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，在进行键盘扫描时，首先把矩阵键盘列线的第一根线置高，然后分别再检测矩阵键盘行线是否有高电平的信号，如果有信号，那么就证明这根行线与第一根列线相交处的按键被按下了，单片机就读入这个键值。如果所有的四根行线都没有信号，那么就把第一根列线置低，把第二根列线置高，再一次检测行线有没有信号，然后依次类推。由于键盘扫描的速度很快，而人按键总会持续一定的时间，因此只要单片机处在等待输入的状态，这个键盘扫描程序基本上不会错过任何一个按键信号。由于一般人按键会有抖动，抖动信号造成键盘扫描时会出现一些错误的信号，要不就是扫描不进数据，要不就是重复输入很多次数据，因此需要有一个消除抖动的程序。让单片机不响应一些相关的抖动信号，而只响应一次确实存在的按键信号。消抖动程序是这样实现的，当检测到一个脉冲信号时，并不立即认为是一次按键，而是延时一段时间以后再进行检测，如果三次检测都有信号，那么就认为有一次按键动作发生了。延