湖北理工学院8路抢答器课程设计说明说书11基于51单片机的8路抢答器摘要此次设计提出了用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简易的抢答器,本方案以AT89C51单片机作为主控核心,与晶振、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,设计的八路抢答器具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的特点,还有复位电路,使其再开始新的一轮的答题和比赛,同时还利用C语言编程,使其实现一些基本的功能。本设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。它的功能实现是比赛开始,主持人读完题之后按下总开关,即计时开始,此时数码管开始进行30s的倒计时,直到有一个选手抢答时,对应的会在数码管上显示出该选手的编号和抢答所用的时间,同时蜂鸣器也会发出声音,以提示有人抢答本题,如果在规定的60s时间内没有做出抢答,则此题作废,即开始重新一轮的抢答。在抢答和回答时间的最后5s,蜂鸣器都会给予报警提示。关键词:单片机、AT89C51、抢答器、编码器、计数器、触发器、定时器湖北理工学院8路抢答器课程设计说明说书22目录引言-------------------------------------------------------------------------------------------------------------3绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------4第1章系统设计内容---------------------------------------------------------------------------------41.1系统设计依据-------------------------------------------------------------------------------------------41.2设计任务和要求-------------------------------------------------------41.3设计目的-------------------------------------------------------------------------------------------------4第2章硬件设计--------------------------------------------------------------------------------------52.1单片机控制原理----------------------------------------------------------------------------------------52.2抢答器的原理-------------------------------------------------------------------------------------------52.2.1原理框图----------------------------------------------------------------------------------------------62.3功能模块电路-------------------------------------------------------------------------------------------62.3.1晶振复位及开始抢答电路------------------------------------------------------------------------62.3.2选手抢答键(矩阵式键盘)---------------------------------------------------------------------82.3.3.显示与显示驱动电路------------------------------------------------------------------------------82.3.4蜂鸣器音频输出电路------------------------------------------------------------------------------9第3章软件设计----------------------------------------------------------------------------------------103.1程序设计--------------------------------------------------------------------------------------------------103.1.1系统流程图-------------------------------------------------------------------------------------------103.1.2显示抢答违规流程图-------------------------------------------------103.1.3抢答成功流程图-----------------------------------------------------10第4章系统调试--------------------------------------------------------11第5章总结------------------------------------------------------------11附录一程序代码----------------------------------------------------------12附录二仿真电路原理图----------------------------------------------------16参考文献-----------------------------------------------------------------16湖北理工学院8路抢答器课程设计说明说书33·引言随着电子技术的飞速发展,基于单片机的控制系统已经广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业。微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心,代替了传统的控制系统的常规电子线路。同时楼宇智能化的发展与成熟,也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。电子智能抢答器在抢答过程中,为了知道哪一组或哪一位选手先回答问题,必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中,靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统来设计抢答器,使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒也可以分辨出使哪组优先回答问题。抢答组数可以在八组以内任意使用,本系统设计为模块形式采用九针插头进行连接,系统工作原理本系统采用AT89C51单片机作为核心。控制系统的五个模块分别为:单片机最小系统、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块、音乐音频输出模块。多路数字抢答器在各种智力竞赛中经常用到。在各校举行的各种竞赛中我们也经常看到有抢答的环节,举办方多数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。为解决这个问题,我准备借本次课程设计的机会制作一个八路数显抢答器。一方面加深我们对所学习的知识的了解,巩固模拟、数字电路知识,也提升我们解决日常生活中常见问题的能力,掌握一般设计方法与设计步骤。积累实际设计制作经验,为走向更复杂更实用的应用领域奠定基础。控制系统主要由单片机控制电路、存储器接口电路及显示电路组成。具体以AT89C51单片机为系统工作核心,负责控制各个部分协调工作。在其外围接上了复位电路、上拉电阻、数码管、按钮及扬声器,其中用到了WAVE软件,集成调试环境,集成编辑器、编译器、调试器,支持软件模拟等。同时也用到了PROTEUS软件,通过仿真可完全实现对所设计系统的功能的模拟。·绪论单片机作为计算机的一个重要分支,其应用范围很广,发展也很快,它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术,应用范围十分广泛。对于计算机专业的学生来说,即使暂时没有从事单片机的应用与开发,学习单片机也有很重要的意义。学习它,不仅为将来可能从事该方面的开发打下基础,另一方面,由于单片机作为微型计算机的一个种类,麻雀虽小,五脏俱全,可以把它当作微型计算机的一个简化模型来看待,学习单片机可以加深对微型计算机工作原理的理解,更加清楚计算机的脉络。同时,提供了一个实际应用手段。21世纪,是一个信息技术飞速发展的时代,智力竞赛是一种形式比较活泼的教育方式,是人们休闲娱乐生活的一部分。这些竞赛一方面充实了人们的娱乐生活,另一方面也提高了人们努力汲取相关领域的知识的兴趣。智力竞赛,也就是几个参赛选湖北理工学院8路抢答器课程设计说明说书44手之间在规定的时间,规定的地点相互竞争的比赛。抢答是各种竞赛常用的一种形式。在抢答赛中,往往要有主持人宣布抢答的开始,还要确定是哪个选手抢到了答题权,具体答题的时间有时也要设定。这些如果仅凭主持人的主观判断,很容易出现误判的情况。因此,在竞赛中,抢答器就扮演了一个非常重要的角色。第1章系统设计内容1.1系统设计依据抢答器由计数器、寄存器、集成定时器和译码显示等组合、时序电路组成。可分为抢答电路,定时电路,报警电路等几个单元部分。每个单元电路分别可以处理一些抢答竞赛中的基本问题。本次课程设计设计的是一个多路定时抢答器,是一个多于两位选手参赛的一个抢答器,具有锁存和显示功能。同时有主持人控制系统的清零和抢答的开始。抢答开始后,若有任何一名选手按动抢答按钮,抢答器就会显示该选手编号直至系统被主持人清零,并有扬声器发出提示,同时其他人再抢答就无效了。这次设计的抢答器还有自动定时功能,主持人可以设定选手答题的时间。当主持人启动“开始”键后,定时器会自动减计时,这个会显示在显示器上。选手只有在抢答时间内抢答才有效,若在答题时间内没有选手答题,时间到时,报警电路就会发出警报亮灯并且禁止抢答。1.2设计任务和要求设计一个八路抢答器要求:(1)设计出硬件电路;(2)设计出软件编程方法,并写出源代码;(3)用PROTEUS进行仿真;(4)论文格式要符合学院的统一规定,结构要合符逻辑,表达要得体。1.3设计目的通过设计学习单片机最小系统的基本设计方法,掌握单片机应用系统的开发调试过程。(1)学习单片机开发工具功能、特点和使用方法。(2)学会单片机控制系统程序的编制和编制和调试方法。(3)设计单片机抢答器硬件电路,绘制出电路原理图。(4)编制并调试出键盘扫描程序和显示驱动程序。(5)掌握单片机定时器的基本用法,编制出定时器的中断程序。湖北理工学院8路抢答器课程设计说明说书55第2章硬件设计2.1单片机控制原理单片机(SCM)是单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)的简称。它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以及输入输出适配器都集成在一块芯片上,构成一个完整的微型计算机。它的最大优点是体积小,可放在仪表内部。但存储量小,输入输出适配器简单,功能较低。目前,单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用,早已深深地融入人们的生活中。简单的说,用单片机系统来设计抢答器,实现两组的抢答时间即使是相差几微秒,也可分辨出哪组优先答题。P0端口(P0.0-P0.7):P0口为一个8位漏级开路双