基于单片机的抢答器设计

学号1251401243《单片机》课程设计（2012级本科）题目：基于单片机的抢答器设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动122班作者姓名：杨存恩指导教师：向根祥职称：副教授完成日期：2015年6月28日1目录1引言.......................................................................................................................................................21.1设计目的.....................................................................................................................................21.2设计要求.....................................................................................................................................22设计方案...............................................................................................................................................23硬件设计...............................................................................................................................................33.1电路原理图.................................................................................................................................33.2总体设计电路图..........................................................................................................................33.2.1振荡电路..........................................................................................................................43.2.2复位电路..........................................................................................................................43.2.3加减分电路及蜂鸣器报警电路......................................................................................53.2.4抢答电路及裁判控制开始停止电路..............................................................................53.2.5数码管显示电路..............................................................................................................64仿真过程示意.......................................................................................................................................74.1开始抢答.....................................................................................................................................74.2抢答倒计时.................................................................................................................................84.3答题及答题倒计时.....................................................................................................................84.4违规抢答.....................................................................................................................................94.5答题正确加分.............................................................................................................................94.6答题错误减分.............................................................................................................................94.7抢答结束...................................................................................................................................105程序流程图.........................................................................................................................................116课程设计总结.....................................................................................................................................11参考文献.................................................................................................................................................12附录：源程序清单..................................................................................................................................1321引言1.1设计目的现如今电视节目日益丰富其中的竞赛环节也越来越多，其中智力抢答器是不可或缺的器材。在本学期学习了单片机这门课之后，我觉得可以试着自己来实现抢答器的功能，令它能准确、公正、直观地判断出第一抢答者，并通过抢答器的数码管显示和蜂鸣器报警指出抢答组别。最终做出一种数字式抢答器的设计方案,通过Proteus设计完成,利用keil2软件编辑程序，仿真验证,适用于多种竞赛场合。1.2设计要求设计一个用于智力竞赛的抢答器，其功能的实现是由单片机控制的，满足：（1）能容许2-6组进行抢答。（2）能显示抢答组号。（3）各组记分，并能记分显示。（4）比赛结束时，能发出报警声。2设计方案在设计中采用的单片机是AT89C51，它主要负责控制各个部分协调工作。P1.0和P1.7由裁判控制,分别是抢答开始和停止键。P1.1—P1.6是6组抢答的输入口，按下对应按钮即为抢答。P0口为数码管的段选口，位选口用的是P2口的低4位,外部中断0。外部中断1，P3.3用于控制有组答题完成后结束计时。P3.4—P3.5分别实现了分数的加一和减一。P3.6为蜂鸣器的控制口。外部中断和内部中断并存，单片机有硬件复位端,只要输入持续4个机器周期的高电平即可实现复位。外部还接有蜂鸣器用来发出报警音。采用7SEG-MPX4-CC-BLUE显示，它是共阴极的由高电平点亮。系统仿真用到了Proteus软件，通过仿真可以显示所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助。33硬件设计3.1电路原理图电路原理图如图3.1所示。图3.1电路原理图3.2总体设计电路图整个系统分为：外部振荡电路、复位电路、加减分电路及蜂鸣器报警电路、抢答电路及裁判控制开始停止电路、数码管显示电路几个部分。本设计的核心是单片机AT89C51。AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停4止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。3.2.1振荡电路振荡电路使用外部振荡电路，由两个1nF的电容和一个晶体振荡、外部振荡电路。图3.2.1晶振振荡电路3.2.2复位电路外部中断和内部中断并存，单片机有硬件复位端,只要输入持续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及存储器的值都恢复到了初始值。因为本设计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，只能用软复位。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序开始。图3.2.2复位电路53.2.3加减分电路及蜂鸣器报警电路P3.3接口的开关按下意味着答题结束，P3.4接口开关表示给抢答相应组加上一分，P3.5接口开关按下表示相应组减去一分。裁判示意开始抢答、有组抢答成功、违规抢答、最后5s倒计时都会触发蜂鸣器发出警报。P3.6为蜂鸣器控制口。图3.2.3加减分电路及蜂鸣器报警电路3.2.4抢答电路及裁判控制开始停止电路P1.0和P1.7由裁判控制,分别是抢答开始和停止键。P1.1-P1.6是6组抢答的输入口,按下按钮抢答。6图3.2.4抢答电路及裁判控制开始停止电路3.2.5数码管显示电路采用排阻RESPACK-8来做为上拉电阻，排阻一般应用在数字电路上，通常作为某个并行口的上拉或者下拉电阻用。排阻具有方向性，与色环电阻相比具有整齐、少占空间的优点，比用若干只固定电阻更方便。图3.2.5排阻RESPACK-87数码管7SEG-MPX4-CC-BLUE，它是共阴极的数码管