基于单片机的抢答器系统设计报告

南昌航空大学计算机课程设计题目：基于单片机的抢答器系统设计学院：测试与光电工程学院专业名称：电子科学与技术班级学号：09083110学生姓名：XXX指导教师：王庆2012年6月1基于单片机的抢答器系统设计摘要：单片机是一门技术性，应用性、实践性很强的学科。课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的和任务就是配合单片机的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。在实际生活中有好多地方都用到了单片机，因此学习好这门课程有着十分重要的意义此次设计提出了用AT89C52单片机为核心控制元件，设计了一个简易的八路抢答器，本方案中AT89C52单片机与按键、数码管、蜂鸣器等构成八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时/中断等电路，利用汇编语言编程，以实现一些基本的功能，使设计的抢答器具有实时显示抢答成功的选手号和抢答后剩余时间以及选手抢答犯规报警的特点，并具有复位功能，使其能够开始新一轮的答题和比赛。本设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强，它的功能实现由按键控制。比赛开始，主持人读完题之后按下开始抢答键，数码管立即实时显示30秒倒计时，直到有一个选手抢答时，相应的会在数码管上显示出该选手的编号和抢答所剩的时间，同时蜂鸣器发出声音，以提示有人抢答本题，如果在规定的30s时间内没有做出抢答，则此题作废，即开始新一轮的抢答。关键字：AT89C52单片机、实时显示、按键控制、复位2目录1绪论.........................................................................................................32整体设计方案........................................................................................32.1单片机的选择...............................................................................32.2电路设计方案...............................................................................43系统硬件设计........................................................................................53.1抢答器工作原理...........................................................................53.2单片机最小系统设计...................................................................53.3控制系统及所需元件...................................................................63.4各部电路功能图...........................................................................64系统软件设计........................................................................................84.1抢答器流程图...............................................................................84.2程序流程图...................................................................................95系统仿真...............................................................................................105.1设计思路......................................................................................105.2电路仿真.....................................................................................116工作总结...............................................................................................13参考文献...................................................................................................13致谢...........................................................................................................13附录...........................................................................................................14源程序代码.........................................................................................1431绪论二十世纪跨越了三个“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片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，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”。在知识竞赛中，往往会用到抢答器，故此我们就选择利用单片机编程来设计抢答器，即使两个选手的抢答时间相差几微秒，也能轻松的分辨出哪个选手先抢答到题。本设计是由一个AT89C52单片机控制的八路抢答模拟器，由一组四位共阴数码管显示，其中1位数码管显示抢答成功的选手号，2位数码管显示剩余时间，抢答成功后蜂鸣器立即发出声音提示。本文主要介绍了单片机抢答器的设计过程和工作原理，以及它的实际用途。采用单片机AT89C52作为整个控制核心，其控制主要系统分为五个模块，分别为：显示模块、存储模块、语音模块、抢答开关模块、复位模块。该系统通过开关电路中的按键输入抢答信号，利用一个数码管来完成显示功能，用按键来让选手进行抢答，在数码管上显示哪一位选手先答题的，从而实现整个抢答过程。工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理，输出控制信号，实现智能抢答。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正的竞争裁决，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，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留原始抢答器的基本功能的同时又增加了数码管显示电路实现了其它功能。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。2整体设计方案2.1单片机的选择1、ATMEL公司的89C52单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机，芯片上的Flash存储器附在用户的产品中，可随时编程，再编程,使用户的产品设计容易,更新换代方便。89C52单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。89C52单片机工作电压为2.7～6.0V，可以实现耗电最优化。89C52的单片机广泛应用于计算机外部设备,工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器，宇航设备等各个领域。4由于单片机的种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适的单片机。例如当设计仅仅需要一个单片机定时器那么选择89C1051或89C205151即可，而不选择89C52，因为后者的价格较高一些。当然若程序和数据区的要求较高那么选择的单片机还要满足程序空间的要求。2、AT89C52与AT89C51的区别表2-151和52的比较①RAM空间增大：AT89C51有128字节的内部RAM，称之为DATA存储区。AT89C52的内部RAM扩展为256字节，其中高128字节，位于从80H开始的地址空间中，称之为IDATA存储区，但IDATA区的访问只能是间接寻址方式。②内部FLASH变大：AT89C51有4K字节的内部FLASHPERAM，而。AT89C52的内部FLASHPERAM增加1倍，达到8K。③中断源增加：在AT89C52中P1.0和P1.1还可分别作为定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和（P1.1/T2EX），也就是说，P1.0同时可作为定时器/计数器T2的外部计数输入，和输出占空比50%的时钟脉冲端口，P1.1同时可作为定时器/计数器T2捕获/重新装载触发和方向控制端口。故，AT89C52除了具备AT89C51的定时器/计数器T0和定时器/计数器T1，还额外增加了一个定时器/计数器T2。而定时器/计数器T2的控制和状态位单独位于T2CON、T2MOD，定时器/计数器T2在16位捕获方式或自动重新装载方式下的捕获/重载寄存器组是（TCAO2H、RCAP2L）。2.2电路设计方案在本课题中，我们选用现在较为流行的52系列单片机，即选用ATMEL公司单片机数据存储器程序存储器定时器中断51系列128B4KB2552系列256B8KB385的AT89C52。该系统采用单片机AT89C52作为控制核心，可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。AT89C52单片机特点：可靠性好，单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU，程序指令和数据都可以烧写在ROM许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高；易扩充：单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统；控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。3系统硬件设计3.1抢答器工作原理智力竞赛抢答器用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,采用单片机AT89C52,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有8KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。该智力竞赛抢答器的准确度很高，其误差主要由晶振自身的误差