说明书-单片机设计八路抢答计分显示器)(DOC 30页).doc

目 录摘 要 I引 言 I1 题目 32 抢答器系统的概述 32.1 系统的主要功能 32.2 抢答器的工作过程 42.3 AT89C51的功能及简介 53 抢答器的电路设计 73.1 振荡电路的设计 73.2 复位电路的设计 83.3 显示电路的设计 93.4 按键电路的设计 93.5 发声电路的设计 103.6 流水灯的设计 103.7 总体电路图 114 程序的设计 124.1 程序系统结构图 124.2 程序流程图 125 抢答器的仿真实验 185.1 仿真系统PROTEUS 185.2 KELL简介 185.3 仿真试验 205.3.1 上电后的初始状态 205.3.2 开始倒计时 215.3.3 抢答成功并正常显示 215 总论 9参 考 文 献 10致 谢 10附 录 主函数以及子函数 13摘要当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器而现在的抢答器有着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场。

因此，我们制作了这款简易八路抢答器屏弃了成本高，体积大，而且操作复杂我们采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并具有复位的设计思想，本抢答器通过十分巧妙的设计仅用两块数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构简单、成本低、制作方便等优点，并且还有按键报警功能抢答器在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务如果在抢答中，靠视觉很难判断哪组先答题利用数字芯片系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出那组优先答题数字抢答器由主体电路与扩展电路组成优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形 引言抢答器的设计就是在这种社会条件下诞生的，这次设计用AT89S51单片机为核心控制元件，设计一个实用的抢答器，本方案以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20s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，如果在规定的20s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，蜂鸣器和数码管都会给予相应报警提示1 题目八路抢答计分显示器设计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键主持人有开始和结束、复位键开始时设定为初始的抢答时间5s, 数码管开始闪烁提示,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如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为无效，数码显示屏显示不做显示主持人再可按键开，新一轮抢答将展开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，而且课扩展的到许多人的抢答模式，具有创新性。

本论文章节的结构和内容如下：第一章：绪论简要介绍了抢答器的发展现状，说明了本课题研究的内容第二章：抢答器系统概述说明了抢答器的工作过程和主要功能，并定下了本课题要达到的设计目标第三章：抢答器的电路的设计详细描述了本课题各个组成电路单元的设计思路第四章：程序的设计设计单片机内部运行的程序实现抢答及其他功能第五章：抢答器的仿真试验阐述了抢答器通过设计，制作成仿真原图之后的仿真试验第二章 抢答器系统的概述抢答器是生活和娱乐中重要的一环，而且老式的抢答器不能胜任现在的需求或者是接线复杂故障率高，不方便使用，所以我们开始了基于单片机的八路抢答器的设计本章主要讲述设计的主要功能分析，和抢答器的工作过程，以及我们所采用的单片机的功能简介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八路抢答器，包括8路抢答按纽、倒时显示、提示功能等（根据需要可另设或多设相关功能）、开始与结束控制按键、各种相关显示调控功能等（根据需要也可另设或多设相关功能）参赛者系统，除享有抢答按纽的权利功能外，还有人性化的提示功能和时间提示功能，也可设定由主持控制在参赛者终端表现的趣味性功能等；主控系统的控制按键做开始和结束按键对结束的控制，对抢答限时及回答问题限时设为倒计时，并有显示提示。

系统的主要功能模块方框图如图2-1所示图2-1 系统主要功能模块本系统采用模块化设计的八路抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按键一共有8个按键输入，分别对应8路选手的抢答按键主持人开始和结束用复位电路活动开始可以预设置抢答的时间，修改改上述时间，主要是修改程序中的时间设置好时间后抢答开始，主持人按开始键后，倒计时六秒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，扬声器发生提示、和数码管的闪烁进行提示单片机是整个抢答器的核心，内部电路设计用C语言编写它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢答者序号和倒计时间本设计中，有一个一位共阳的数码管组主持人依次按下复位键（Start）后开始抢答若有选手在规定时间内抢按成功，则可以答题，数码管显示抢答时间的同时也显示选手号码如果没人抢答，则最后5s蜂鸣器蜂鸣，数码管闪烁2.2 抢答器的工作过程抢答器的基本工作原理：在抢答竞赛或呼叫时，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，并识别、记录第一个号码，同时内部的定时器开始工作，记录有关时间并产生超时信号在整个抢答器工作过程中，显示电路、声音电路等还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。

抢答器的工作流程分为：系统复位、正常流程、显示流程等几部分抢答器的工作过程如下：1、如果想调节抢答时间，在比赛开始的时候编辑程序，写到芯片里面2、主持人按"复位"键，并进入抢答倒计时（预设6s抢答时间）3、系统会自动进入准备状态，等待主持人按“抢答开始”进入下次抢答计时4、 流水灯启动，以做开始提醒总而言之，本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统设计了抢答器，该抢答器提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本，是一个实用的工程设计2.3 AT89C51的功能及简介AT89C51单片机是ATMAL公司89系列单片机的一种8位Flash单片机它最大特点是片内含有Flash存储器，用途十分广泛，特别是在生产便携式商品手提式仪器等方面，有着十分广泛的应用AT89C51单片机内部主要有以下部件：8031CPU、振荡电路、总线控制部件、中断控制部件、片内Flash存储器、片内RAM、并行I/O接口、定时器和串行I/O接口AT89C51是89系列单片机的标准型，它是与MSC-51系列单片机兼容的在内部含有4KB可重复编程的Flash存储器，可进行1000次擦写操作全静态工作为0-24MHZ，有3级程序锁存器，内部含有128-256字节的RAM，有32条可编程I/O口线，2-3个16位定时/计数器，6-8个中断源，通用的串行接口，低电压空闲及电源下降方式。

AT89C51单片机内部由CPU、4KB的FPEROM ，128B的RAM，两个16位的定时/计数器T0和T1，4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3等组成单片微机内部最核心的部分是CPUCPU主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入/输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU按其功能可分为运算器和控制器两部分控制器由程序计数器PC、指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作运算器由算术逻辑器部件ALU、累加器ACC、暂存器、程序状态字寄存器PSW，BCD码运算调整电路等组成图2-2 AT89C51单片机的内部结构图为了提高数据处理和位操作功能，片内增加了一个通用寄存器B和一些专用寄存器，还增加了位处理逻辑电路的功能其内部结构如图2-2所示第三章 抢答器的电路设计本设计分为硬件设计和软件设计，这两者相互结合，不可分离；从时间上看，硬件设计的绝大部分工作量在最初阶段，到后期往往还要做一些修改只要技术准备充分，硬件设计的大返工是比较少的，软件设计的任务贯彻始终，到中后期基本上都是软件设计任务，随着集成电路技术的飞速发展，各种功能很强的芯片不断出现，使硬件电路的集成度越来越高，硬件设计的工作量在整个项目中的所占的比重逐渐下降。

为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：一、尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高二、留有设计余地在设计电路时，要考虑到将来修改扩展的方便因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工三、程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89C51单片机四、RAM空间，AT89C51内部RAM不多，当要增强软件数据处理功能时，往往觉得不足如果系统配置了外部RAM，则建议多留一些空间如选用8155作I/O接口，就可以增强256字节RAM如果有大批数据需要处理，则应配置足够的RAM，如6264，62256等随着软件设计水平的提高，往往只要改变或增加软件中的数据处理算法，就可以使系统功能提高很多，而系统的硬件不必做任何更换就使系统升级换代只要在硬件电路设计初期考虑到这一点，就应该为系统将来升级留足够的RAM空间，哪怕多设计一个RAM的插座，暂不插芯片也好五、I/O端口：在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题能靠单纯的软件措施来解决的。

有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端如果在硬件电路设计就预留出一些I/O端口，虽然当时空着没用，那么用的时候就派上用场了3.1 振荡电路的设计8051内部有时钟电路，只需外部接石英晶体和微调电容即可，通常选用的是6MHz、12MHZ、11.0592MHz然而一般选用石英晶体振荡器石英晶振的频率非常稳定，非常适合用在这个地方，上3-1电路晶振在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频。