毕业设计（论文）基于单片机的无线抢答器的设计.doc

浙江工业大学毕业论文(设计)题 目： 基于单片机的无线抢答器的设计 学院名称： 浙江工业大学成教学院 学生姓名： 专业班级： 07电气自动化技术 完成时间： 2009 年 12 月20日 29浙江工业大学夜大、函授毕业设计（论文）任务书专业 电气自动化技术 班级 2007级 学生姓名 一、设计（论文）题目： 基于单片机的无线抢答器的设计 _______________________________________________________________________________二、原始资料：由指导教师提供或推荐5篇以上相关文献，推荐与课题相关的期刊杂志、 图纸数据或网上资料等作为学生参考资料。

《单片机原理与应用》《MCS-51系列单片机实用接口技术》《单片机在控制系统中的应用》《51系列单片机系统设计与应用技巧》《电子技术》 三、要求：1、学习无线遥控知识； 2、选择单片机作为控制器的核心部件，完成系统的硬件设计和单片机控制器的软件设计； 3、完成实物的制作； 4、完成调试工作 四、毕业设计（论文）工作内容：1.设计（论文）说明书（根据大纲要求）2.设计（论文）图纸___________________________________________________________________________________________________________________________________五、毕业设计（论文）工作期限：任务书发给日期： 2009 年 9 月 20 日设计（论文）工作自 2009 年 9 月 20 日至2009年 12 月 20 日 教研室（学科组）主任 设计（论文）指导教师 ___________________系主任_________________设计（论文）答辩人__________________________________摘 要传统的抢答器都是导线布线，受现场环境影响很大。

本文介绍了一种用51系列单片机的数码显示无线四路抢答器的电路组成、设计思路及功能该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有计时和报警功能主持人通过时间预设开关计算抢答时间系统将完成自动倒计时若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能关键字：智能抢答器 无线编解码 单片机 报警目录前言 11 设计的依据 21.1 课题的提出 21.2 设计目的 21.3设计的内容 22 总体方案确定 33 STC89S52芯片简介 43.1 STC89S52芯片简介 43.2 主要性能参数 43.3 时序 53.4 功能特性概述 63.5 引脚功能说明 64 硬件电路 94.1 复位电路设计 94.2 显示电路的设计 94.3 控制电路实现 154.4 无线收发模块 164.5 计分器 215 电路调试 225.1硬件调试 225.2软件调试 23总 结 24致 谢 25参考文献 26附图Ⅰ 数字抢答器原理图 27附图Ⅱ 数字抢答器单面PCB板图附录 28附表Ⅲ 元件清单 29附录Ⅳ 程序 30前言抢答器又称第一信号鉴别器,应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。

普通抢答器存在以下缺陷: 1) 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效抢答信号不能进行处理因而,使该次抢答过程变为无效 2)当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个，出现“漏洞”3) 当同时出现多个有效抢答信号时，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个；或利用抢答电路电子元件的“竞争” 选择其中一个对于后者，由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定,各路抢答信号的“竞争”能力也被固定,因而本质上也具有优先权普通抢答器因而存在不公平性本文介绍一种以单片机为控制核心的智能型抢答器,它对采样获得的各路抢答信号进行分柝,识别超前违规信号、有效抢答信号,并对它们进行处理使每一次抢答过程都有效利用存储器记忆多个违规信号,克服“漏洞”现象当同时出现多个抢答信号时,利用程序软件随机选择其中一个,十分公平具有倒计时、验键、违规显示等功能而随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势本设计就是基于单片机设计抢答系统，通过串口通信动态传输数据，使抢答系统有了更多更完善的功能单片机系统的硬件结构给予了抢答系统“身躯”，而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”，使其在传统的抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。

1 设计的依据1.1 课题的提出学校在开展文娱活动时一般都会有抢答一项，需要用到抢答器而市场上，一般的抢答器都需要几百块，价钱比较贵本人设计的抢答器，电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠而且一般学校都有计算机，利用计算机就可以很方便地构成一台功能强大而价格十分低廉的抢答器1.2 设计目的在电视和学校中我们会经常看到一些智力抢答的节目，如果要是让抢答者用举手等方法，主持人很容易误判，会造成抢答的不公平，比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者为了使这种不公平不发生，只有靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性1.3设计的内容（1）、进一步熟悉和掌握单片机的工作原理和结构功能，熟悉其基本的振荡和复位电路原理2）、熟悉单片机I/O口的基本输入输出功能以及I/O口的扩展使用3）、掌握单片机内部功能模块的应用：如定时器、计数器、中断系统等4）、掌握用可编程接口芯片I/O口的特性、使用与控制方法5）、掌握按键与单片机连接的使用以及数码管接口电路设计6）、熟悉PCB板的布线、腐蚀和元器件的焊接的流程和方法，进一步掌握电路板的检测顺序和方法。

7）、掌握程序的下载以及调试方法2 总体方案确定如图2-1所示为总体方框图其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清零"状态，抢答器处于禁止状态，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始"状态，宣布"开始"抢答器工作定时器倒计时，扬声器给出声响提示选手在定时时间内抢答时，单片机完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、显示器显示按下的时间如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关图2-1 总体方框图3 STC89S52芯片简介3.1 STC89S52芯片简介STC89S52 是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51 指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8 位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大STC89S52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合STC89S52芯片引脚结构如图3-1所示：图3-1 STC89S523.2 主要性能参数·与MCS—51 产品指令和引脚完全兼容·8k 字节可重擦写Flash 闪速存储器·1000次擦写周期·全静态操作：0Hz—24MHz·三级加密程序存储器·256×8 字节内部RAM·32个可编程I/O 口线·3个16 位定时/计数器·8个中断源·可编程串行UART 通道·低功耗空闲和掉电模式　　3.3 时序1．时钟电路 M田—51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTALI和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。

时钟可以由内部方式产生或外部方式产生采用内部方式时，在C1和C2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器， 振荡频率的选择范围为1．2—12MHZ在使用外部时钟时，XTAL2用来输入外部时钟信号，而XTALI接地 2．时序 MCS 51单片机的一个执器周期由6个状态(s1—s6)组成，每个状态又持续2个接荡周期，分为P1和P2两个节拍这样，一个机器周期由12个振荡周期组成12MHz的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为1／6us；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在N期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令如果是双字节指令，则在同一机器周期的s4读人第二字节若为单字节指令，则在51期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加1在加结束时完成指令操作多数Mcs—51指令周期为1—2个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需4个机器周期 对于双字节单机器指令，通常是在一个机器周期内从程序存储器中读人两个字节，但Movx指令例外，Movx指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行Movx指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。

下面是51单片机的振荡电路图3-2所示：图3-2振荡电路3.4 功能特性概述AT89S51 提供以下标准功能：4k字节Flash 闪速存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory），256字节内部RAM，32个I/O 口线，3个16 位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路同时，AT89S51 可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时/计数器，串通信口及中断系统继续工作掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，和工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案3.5 引脚功能说明·Vcc：电源电压·GVD：地·P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动。