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《单片机技术》课程设计说明书抢答器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：梁泳柏指导教师：王韧职称副教授专业：自动化班级：自本1004完成时间：2013-1-4I摘要抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞猜、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路，并增加了如选手号码显示、抢按器或抢按后的计时、选手得分显示功能。本设计是以五路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89S52单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，满时后由主控强制复位。关键词：抢答器；单片机；报警；显示；违规IIABSTRACTResponderisaverywiderangeofequipment,invariousquiz,answeroccasions,itcanrapidly,objectivelydistinguishfirsttoobtaintherighttospeaktotheplayer.Nowmostresponderusingsingle-chipmicrocomputeranddigitalintegratedcircuit,andanincreaseinsuchasplayernumberdisplay,robpressingdeviceorrobberybythetimeafterby,ascoredisplayfunction.Thisdesignisfivewaycontestasthebasicconcept.Consideringthetime-limitedansweraccordingtoneedtosetthefunction,usingAT89S52MCUandperipheralinterfaceoftheansweringsystem,theuseofsingle-chiptimer/countertimingprinciple,softwareandhardwarecombination,sothatthesystemcancorrectlytime,whilemakingthenixietubeabletocorrectlydisplaythetime.Byswitchingthekeyboardoutput,speakersintips.Atthesametimethesystemcanrealize:theanswer,onlybeganaftertheresponderiseffective,ifbegintoansweransweranswerbeforethetimelimitisinvalid;questionandanswertimein1-99sset;candisplaywhichiseffectiveandineffectiveplayersansweranswerkeys,rightafterthemusiccue;answertimeandanswerquestionsoftimedowntimingdisplay,fullbythemaincontrolforcedreset.Keywords:Responder;singlechipmicrocomputer;alarm;display;illegalI目录1设计课题任务、功能及工作原理.......................................11.1设计课题任务..................................................11.2功能要求说明..................................................11.3设计课题总体方案介绍..........................................11.4工作原理说明..................................................22抢答器硬件硬件系统的设计...........................................32.1硬件系统各模块功能............................................32.1.1单片机的最小系统模块..................................32.1.2抢答器电路简介........................................32.1.3外部震荡电路..........................................32.1.4复位电路..............................................32.1.5数码管显示电路........................................32.1.6独立式键盘电路........................................42.1.7电源电路..............................................42.1.8报警电路..............................................42.1.9下载口电路............................................42.2电路原理图、PCB图、元件布局图和实物图........................42.3元器件清单....................................................43抢答器软件系统的设计...............................................53.1使用的单片机资源的情况........................................53.2各模块功能简要介绍............................................53.3程序的流程框图................................................53.4程序清单.....................................................144抢答器的设计结论、仿真结果和教学建议..............................154.1设计结论和使用说明...........................................154.2仿真结果.....................................................15II4.3设计体会......................................................174.4教学建议......................................................17结束语...............................................................18致谢.................................................................19参考文献.............................................................20附录.................................................................2111设计课题任务、功能及工作原理1.1设计课题任务按要求设计一个具有特定功能的抢答器，学生经过理论学习后，在实际中学会设计硬件电路和解决相应的实际问题，学会硬件和软件相结合，把理论与实际相结合，巩固《单片机技术》这门课程，提高设计能力和动手能力。为日后从事电子行业打下良好的基础。本次课程设计本人设计了一个五路抢答器。1.2功能要求说明设计一个具有特定功能的抢答器。该抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。主持人按下开始按钮后，抢答开始并限定时间30S；10S内无人抢答，蜂鸣器发出音响；主持人按下开始按钮之前有人按下抢答器，抢答违规，显示器显示违规台号，违规指示灯亮，其它按钮不起作用；正常抢答，显示器显示台号，蜂鸣器发出音响，其它抢答按钮无效；正常抢答下，从按下抢答按钮开始30S内，答完按钮没按下，则作超时处理，超时处理时，违规指示灯亮，数码管显示违规台号。蜂鸣器发出音响；各台数字显示的消除，蜂鸣器音响及违规指示灯的关断，都要通过主持人按复位按钮。1.3设计课题总体方案介绍能够实现抢答器功能的方式有多种,可以采用前期的模拟电路、数字电路或模拟与数字电路相结合的方式。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。另外，单片机的功能也相对较大，所以本设计采用的是单片机技术。设计中采用了AT89S52芯片、LED显示器、蜂鸣器、LED灯、电阻、三极管、开关和独立式按键构成一个简易五路抢答器。本设计中是采用单片机的内部定时器进行。整个抢答器由九个部分组成，通过这些模块相互协调工作，相成了一个具有特定功能的抢答器。该抢答器总体框图如图1。2AT89S52复位电路独立式键盘电路外部震荡电路数码管显示电路LED灯显示电路报警电路电源电路下载口电路图1抢答器总体框图1.4工作原理说明整个抢答器的工作原理是：在正常的供电状态下，开始抢答时利用单片机倒计时，并由单片机将所需要显示的数据送到LED显示器的输入口，当有键按下时则执行相应的键功能程序，并在数码管上显示相应数字和相应的LED灯亮。本电路中的52单片机是控制的主体，起到识别按键，对数据做出相应的处理（复位，清零，锁存，报警等）。而数码管主要显示倒计时与选手按键号码。报警时间的长短也可以通过编程调节。在整个实验中调节按键然后观察显示同步。32抢答器硬件硬件系统的设计2.1硬件系统各模块功能2.1.1单片机的最小系统模块包括低功耗，高性能CMOS8位微控制器AT89S52，复位电路，晶振电路。本模块由AT89S52为控制核心，单片机系统复位有复位电路完成，复位电路采用上电复位和按键复位结合的方式对电路进行复位，主要通过RST引脚送入单片机。单片机最小系统为整个电路的核心。2.1.2抢答器电路简介该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。如有再次抢答需由主持人将复位开关重新置,“清除”然后再进行下一次抢答。总电路图见附录1。2.1.3外部震荡电路外部震荡电路单片机必须在AT89S52的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟震荡电路，只需要外接一个振荡器就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。2.1.4复位电路外部中断和内部中断并存，单片机硬件复位端，只要持续4个机器周期的高电平即可实现复位，硬件复位后的各状态可知寄存器以及存储器的值都恢复到了初始值，因为本设计中功能中有倒计时时间的记忆功能，所以不能对单片机进行硬件复位，只能用软件复位，软件复位实际上就是当程序执行完之后，将程序通过一条跳转指令让它完成复位。2.1.5数码管显示电路数码管采用四位一体共阳型数码管显示器进行显示。由于位控