基于51单片机智能竞赛抢答器设计与实现

摘要摘要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较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低。作为一个单位，如果专门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，因此设计了本抢答器。本设计是以八路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用STC89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，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，满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。关键词：STC89C51LED数码管抢答器计时ABSTRACTABSTRACTAsatool,thefirstanswerdevicehasbeenwidelyusedinallkindsofintelligenceandknowledgecontestsoccasions.However,itisnotusedsofrequentlyduetoitsproductioncomplexity,lackingofreliabilityandreducinginterest.Althoughaunitcanaffordit,itisrarelyusedyearly.Meanwhile,becauseofthelong-termstorage,itselectronicdevicesareeasytobedamaged.Someactivitiesarelikelytobeaffectedbecauseitisquiettroubletorepurchasethesesparepartsandtime-wasting.ThisFirstAnswerDeviceisdesignedtosolvetheseproblems.Andthisdesignisbasedontheprincipleofeight-wayfirstanswer.Consideringtherequirementandthelimitedtimetoanswer,whileusingSTC89C51single-chipandexternalinterfaceoftheAnswerSystem,theuseofsingle-chiptimer/countertimingandnumberoftheprinciplesinmind,thesoftwareandhardwarecombination,makesthesystemtimecorrectly,whilethedigitalcontroltodisplaytimecorrectly.Switchthekeyboardtodowithoutput,speakerpromptedoccurred.Atthesametime,thesystemcanberealized:Inthecompetitiveansweringgame,onlyaftertheanswerthatwillbevalid,ifatthebeginningofpre-answerthatwillbeinvalid;Competitiveanswertothequestionandtheendofthequestioncanbesetin1-99s;itcanshowwho'seffectiveandwhoseanswer’sinvalid,thecorrectbuttonwillpromptafterthemusic;countdowntothecompetitiveandfinishedtime,whenit’sfulltimethesystemwillbeautomaticresetandthemasterwillalsobeforcedreset;keyslockedintheeffectivestate,whilethekeyisinvalidillegal.Keywords:STC89C51LEDdigitaltubesthefirstanswerdeviceTime目录i目录第一章绪论.......................................................11.1毕业设计目的与要求........................................11.2系统分析与总体设计........................................21.3单片机系统概述............................................31.4抢答器目前主要存在的问题..................................41.5本文的主要研究成果及内容安排..............................51.5.1主要研究成果..............................................51.5.2本文内容安排..............................................5第二章抢答器的系统概述...........................................62.1系统的主要功能功能........................................62.2系统的需求分析............................................62.3抢答器的工作流程..........................................72.4抢答器的工作过程..........................................72.5单片机最小系统控制........................................92.6STC89C51特殊功能寄存器...................................102.7STC89C51的功能及简介.....................................102.8抢答器的优点及组成.......................................132.9本章小结..................................................13第三章系统的总体方案设计........................................143.1硬件电路的设计...........................................143.2总体原理图...............................................143.3时钟频率电路的设计.......................................153.4复位电路的设计...........................................153.5显示电路的设计...........................................143.6键盘扫描电路的设计.......................................143.7发声电路.................................................153.8系统复位.................................................153.9本章小结.................................................15第四章软件设计..................................................224.1软件任务分析..............................................224.2程序流程图...............................................244.3主要程序分析.............................................244.4本章小结..................................................27第五章总结与展望................................................275.1本文小结..................................................275.2心得体会..................................................28致谢............................................................29目录ii参考文献..........................................................42附录A.............................................................43第一章绪论1第一章绪论1.1毕业设计目的与要求毕业设计（论文）是高等院校本科教学计划中最后一个重要的、必不可少的教学环节，它是我们在校学习的一次全面检验、总结和提高；是我们利用所学的理论知识解决实际工程问题的综合训练；是毕业及学位资格认证的重要依据；是衡量高等学校教育质量和办学效果的重要评价内容。因此，做好毕业设计（论文）将为我们由学校走入社会打下良好的基础。通过此次毕业设计，我将会达到如下要求：(1)对课本上所学的理论知识进一步加深和巩固；学习基本理论在实践中综合运用的经验，掌握单片机的基本知识、系统设计的基本方法、设计步骤，进一步熟悉和掌握常用单片机模块的应用。(2）能够熟练使用Autiumdesigner、Protues等电子软件，学会运用这些软件分析、设计和仿真电路的能力。(3）能够熟练运用Keil-C51软件编写相应的程序模块。(4）培养我们的动手实践能力、独立思考问题的能力和查阅相关资料的能力。(5）培养学生具的有一定的Autiumdesigner制PCB图能力。(6）了解弱电控制强电的方法，并能设计一些简单实用的电路。(7）学习单片机系统实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。(8）培养严谨的思考、思维模式。(9）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。毕业设计（论文）是高等院校本科教学的最后一个非常重要且必不可少的部分，是将理论知识和生产实际紧密结合的桥梁，对于增强我们综合运用所学知识，分析和解决实际问题，提高学生的实践动手能力、创新思维能力具有不可替代的作用。基于51单片机智能竞赛抢答器的设计与实现21.2系统分析与总体设计本次毕业设计课题是《基于51单片机智竞赛抢答器设计与实现》。本系统采用单片机设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题的时间设置，原始状态下抢答时间为30s，回答问题时间为60s。通过修改程序可以调节抢答时间和回答问题时间。主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。选