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学号2010《单片机中级教程原理与应用》课程设计（2010届本科）题目：六路抢答器设计学院：物理与机电工程学院专业：电气程及其自动化作者姓名：指导教师：职称：副教授完成日期：201年12月15日单片机原理及应用课程设计1摘要本设计是六路智力抢答器。使用51系列单片机，编写应用程序来实现智力抢答功能。硬件设计使用的是51系列单片机中的89C51。硬件设计利用其中断控制程序进行抢答部分的处理，通过非门的控制去申请单片机内部的中断，以达到显示抢答的目的。软件设计利用中断系统的基本构成原理编写中断服务程序，其信号由按键电路提供，由CPU响应中断，并输出响应。用到了查询按键模块、定时器模块、显示时间模块、显示组号模块、报警模块等。关键词：89C51中断定时器报警电路等单片机原理及应用课程设计2目录第1章绪论.....................................................................................................................................31.1智能抢答器的发展现状....................................................................................................31.2抢答器的背景和特点........................................................................................................3第2章抢答器的系统概述.............................................................................................................32.1六路抢答器设计功能要求................................................................................................32.2抢答器设计方案................................................................................................................4第3章系统硬件电路设计.............................................................................................................43.1系统电路图........................................................................................................................43.2时钟频率电路的设计........................................................................................................53.3键盘扫描电路的设计........................................................................................................53.4显示电路的设计................................................................................................................6第4章系统软件设计.....................................................................................................................74.1程序流程图........................................................................................................................74.2系统程序............................................................................................................................7第5章仿真调试及性能分析.........................................................................................................85.1仿真调试............................................................................................................................8一、上电显示...................................................................................................................8二、开始抢答倒计时显示...............................................................................................8三、正确抢答显示...........................................................................................................9四、违规抢答显示...........................................................................................................95.2性能分析..........................................................................................................................10第6章设计出现的问题及总结...................................................................................................106.1设计出现的问题..............................................................................................................106.2总结..................................................................................................................................10附录.................................................................................................................................................13单片机原理及应用课程设计3第1章绪论1.1智能抢答器的发展现状随着电子技术的发展，现在的抢答器功能越来越强，可靠性和准确性也越来越高。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，但这种方式制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品面积大。对于目前抢答器的功能描述，如涵盖抢答器、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，还有工作模式的切换和时间设定，对于这些，随着科学技术的发展，肯定还要得到进一步的改进。一般都要趋向于智能化。1.2抢答器的背景和特点在各类竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一名选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答过程中，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，即使有两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、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。早期的抢大漆只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辨认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机(如MCS-51型)和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示功能。像这类抢答器，制作过程简单，准确性与可靠性高，而且安装维护简单。对于抢答器的应用，如早期的数字电路，随着科技的逐步发展，进而到了单片机的控制来实现其功能，而且功能齐全，电路简单，成本低，性能高，真正朝着有利的方向发展。第2章抢答器的系统概述2.1六路抢答器设计功能要求1、基本要求（1）抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛，分别用6个按钮S0~S5单片机原理及应用课程设计4表示。（2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。（3）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。（4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。（5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。（6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示FF。2.2抢答器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。P3.6为蜂鸣器的控制口。外部还接有蜂鸣器用来发出报警音。采用7SEG-MPX4-CA-BLUE显示，它是共阴极的由高电平点亮。系统仿真用到了Proteus7.10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。第3章系统硬件电路设计3.1系统电路图如图3-1，P1.0为开始抢答，P1.7为停止，P1.1-P1.6为六路抢答输入，数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。单片机原理及应用课程设计5图3-1系统电路原理图3.2时钟频率电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。图3-2晶振电路的设计3.3键盘扫描电路的设计P1.0和P1.7由裁判控