基于STM32的四路抢答器

课程设计说明书第1页共33页课程设计说明书题目：基于STM32的四路抢答器学院：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：课程设计说明书第2页共33页摘要在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。在我们各种竞赛中我们也经常能看到有抢答的环节，某些举办方采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性，而抢答器的应用就能避免这种弊端。今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精，人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能，使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来，避免不合理的现象发生。但这种电路不易于扩展，而且当有更高要求时就无法实现，例如参赛人数的增加。随着数字电路的发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，而且费用低，功能更加多样，是一种高效能的产品。而如今在市场上销售的抢答器大多采用可编程逻辑元器件，或利用单片机技术进行设计。本文实现了一个基于嵌入式STM32单片机的4路抢答器系统设计,本系统设计主要分为硬件设备和软件控制两大部分。外部硬件使用STM32单片机作为控制中心，用4个按键作为抢答输入，抢答开始后，抢答成功者的LED灯标识为红色闪烁，并且显示各抢答输入的时间。关键词：智能抢答器，STM32，按键输入，数码管显示课程设计说明书第3页共33页目录摘要...................................................................................................................2目录...................................................................................................................3第1章绪论.....................................................................................................51.1课题研究的相关背景.......................................................................51.2选题的目的和意义...........................................................................51.3课题研究的内容...............................................................................51.4国内外研究现状...............................................................................61.5抢答器目前存在的主要问题...........................................................6第2章抢答器的系统概述.............................................................................72.1系统的主要功能..............................................................................72.2抢答器的工作流程..........................................................................72.3STM32的功能及简介.......................................................................72.4抢答器的优点及组成....................................................................102.5本章小结........................................................................................11第3章系统的硬件设计与开发.................................................................113.1系统硬件总体设计........................................................................113.2STM32最小系统..............................................................................123.4时钟频率电路的设计....................................................................143.5复位电路的设计............................................................................153.6数码管显示....................................................................................163.7键盘电路的设计............................................................................163.8LED电路.........................................................................................183.9本章小结........................................................................................18第4章系统的软件设计与开发...................................................................194.4主要程序分析................................................................................204.5本章小结........................................................................................29第5章总结与展望.....................................................................................305.1总结................................................................................................30课程设计说明书第4页共33页5.2展望................................................................................................31致谢.............................................................................................................32参考文献...................................................................................................33课程设计说明书第5页共33页第1章绪论1.1课题研究的相关背景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。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。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、选手得分显示等功能。本系统设计主要分为硬件设备和软件控制两大部分。外部硬件使用STM32单片机作为控制中心，用4个按键作为抢答输入，抢答开始后，抢答成功者的LED灯标识为红色闪烁，并且显示各抢答输入的时间。1.2选题的目的和意义通过这次设计，掌握STM32单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与仿真进行调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、应用各个单元电路。1.3课题研究的内容本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。抢答开始后，抢答成功者的LED灯标识为红色闪烁，并且显示各抢答输入的时间。在通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部，第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性。课程设计说明书第6页共33页1.4国内外研究现状抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块，而专用集成块的购买又很困难。为适应高校等多代表队单位活动的需要而设计一个多功能抢答器，这种抢答器具有电路简单，元件普通，易于购买等优点，很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应用。1.5抢答器目前存在的主要问题随着改革开放事业的不断深入，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。作为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。而且目前多数抢答器存在3个不足之处：第一，现场线路连接复杂。因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。第二，电路复杂。因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。第三，选手抢按成功，但出现没有抢答被记录的问题。课程设计说明书第7页共33页第2章抢答器的系统概述2.1系统的主要功能本系统是借用单片机采用模块化设计的4路抢答器，包括4路抢答按纽、计时显示、抢答成功标识，各种相关显示调控功能等本系统采用模块化设计的四路抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。一共有4个按键输入，分别对应4路选手的抢答按键。单片机是整个抢答器的核心，内部电路设计用汇编语言编写。它完成了时间参数的设定，抢按号