八路抢答器设计制作.docx

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八路抢答器设计制作

单片机课程设计

题目八路抢答器设计制作

姓名：

所在学院：

所学专业：

班级：

学号：

指导教师：

完成时间：

单片机课程设计任务书

一、基本情况

学时：

2周学分：

2学分适应班级：

08电气工程02班

二、课程设计的意义、性质、目标、要求

1．意义

课程设计是单片机课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练。

进行课程设计可以让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发了学生再深一步学习的热情，因此课程设计是必不少的，是非常必要的。

2．性质

课程设计是提高学生单片机技术应用能力以及文字总结能力的综合训练环节，是配合单片机课程内容掌握、应用得的专门性实践类课程。

3．目标

通过典型实际问题的实际，训练学生的软硬件的综合设计、调试能力以及文字组织能力，建立系统设计概念，加强工程应用思维方式的训练，同时对教学内容做一定的扩充。

4．要求

（1）课程设计的基本要求

单片机课程设计的主要内容包括：

理论设计与撰写设计报告等。

其中理论设计又包括选择总体方案，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图，程序流程图。

程序设计是课程设计的关键环节，通过进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标。

课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。

（2）课程设计的教学要求

单片机课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。

做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间（两周）累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。

在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。

课程设计的任务相对分散，每3—5名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。

小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。

但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。

三、课程设计题目及设计过程

（一）八路抢答器的设计

利用51单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号产生的八路抢答器。

8个按钮用来抢答，2个LED数码管用来显示选手号码和30秒和60秒倒计时。

（二）设计过程

1、设计要求

1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0-S7表示。

2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3）抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30s等）。

当主持人启动“开始”按键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5s左右。

5）参赛选手在设定时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6）如果定时时间到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

2、设计要点

（1）硬件设计：

1）单片机建议选用AT89C51。

2）LED显示系统：

采用2个数码管显示定时时间及抢答选手编号。

3）电源供电系统：

本系统采用220V电源供电，应设计相应的稳压电源电路。

但课程设计受时间限制，也可采用现成的5V直流稳压电源供电，这样可以节约设计时间、简化设计过程。

4）电源供电系统：

系统采用220V电源供电，应设计相应的稳压电源电路。

（2）本系统的工作流程：

1）接通电源时或系统复位后，系统按程序给定的程序工作，当主持人按键后开始抢答，抢答犯规报警显示。

2）抢答、回答时间的设置：

选手回答问题60秒倒计时，选手抢答30秒倒计时。

（3）软件设计：

1）系统资源分配：

为了便于程序的设计、阅读及修改，需要先对系统的存储器资源进行分配和说明。

2）软件模块：

根据上述工作流程和设计要求，软件设计可以分为以下几个功能模块：

主程序：

初始化及键盘监控。

计时程序模块：

为定时器的中断服务子程序。

显示程序模块：

2个LED数码管的显示驱动。

键盘扫描程序模块：

判断是否有键按下，并求取键号。

键处理程序模块：

分别是“抢答键”、“复位键”的处理子程序。

3、硬件设计

硬件设计的要求：

（1）确定元器件的型号及参数。

（2）画出硬件设计的结构框图。

（3）画出各部分电路的原理图，并说明工作原理设计依据；画出完整的原理图。

（4）列出元器件清单。

4、软件设计

根据设计要点，软件设计首先应对系统资源进行分配和说明。

为了增加程序的可读性，理清程序的编写思路，建议程序采用模块化结构。

软件设计的要求：

（1）画出整个控制系统的程序流程图。

（2）画出各功能部分的程序流程图，并能够编写相应的原程序。

四、设计报告

设计完成后，必须撰写课程设计报告。

设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于3000字，图形绘制规范报告书用A4纸书写，装订成册。

设计报告的格式如下：

1、封面

2、内容提要（摘要）

3、目录

4、正文

（1）所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；

（2）硬件电路设计及描述；

1）确定元器件的型号及参数。

2）画出完整的原理图。

3）列出元器件清单。

（3）软件设计流程及描述；

5、心得体会（总结）

6、参考文献

7、附录（源程序代码）

8、有关图纸

五、进度安排

单片机课程设计共安排2周，合计80学时，具体分配如下：

实习动员及准备工作：

2学时

总体方案设计：

10学时

硬件设计：

16学时

软件设计：

20学时

撰写设计报告：

12学时

答辩与总结：

8学时

教师辅导：

12学时

六、考核方法

单片机课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。

考核分三个方面进行：

平时表现20%；设计过程25%；设计报告40%；设计答辩15%。

有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：

1、设计期间累计迟到、早退达8次；

2、设计期间累计旷课达6节；

3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；

4、不能完成设计任务，达不到设计要求。

摘要

随着现代电子电路的快速发展，以及电子行业对现有电子工程技术的不断需求，特别是对实际操作实践的电子人才的需求越来越多，所以加强学生动手能力、重视实践应该是电子发展需求的必然趋向。

实践动手能力的培养是一种综合能力，这种能力当然是在一定难度的前提下完成的，通过一定数量的实践才能逐步形成的。

因此在培养实践能力的同时，要通过实践来不断的发现问题和解决问题的途径和方法，从而提高实践能力。

抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。

能够实现抢答器功能的方式有多种，可以采用前期的模拟电路、数字电路或模拟与数字电路相结合的方式，但这种方式制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品面积大，安装、维护困难。

本节介绍一种利用51单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号产生的八路抢答器。

近年来，随着单片机档次的不断提高，功能的不断完善，其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大，特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色。

单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。

本次课程设计我们做的是八路抢答器，我们采用AT89C51单片机实现抢答功能，性能更稳定，更易操作调试。

Abstract

Alongwithmodernelectronicselectriccircuitoffastdevelopment,andelectronicsprofessiontoexistingelectronicsengineeringtechniqueofcontinuouslyneed,especiallyrightnessactualoperationpracticeoftheelectronicstalentedperson'sneedmoreandmore,sostrengthenastudenttobeginability,valuepracticeshouldbeanelectronicsdevelopmentneedofinevitableinclineto.Practicebeginabilityofdevelopmentisakindofcomprehensiveability,thiskindofabilitycertainlyisatcertainthepremiseofdifficultydescendcompletionandpasscertainamountofpracticethencangraduallyformationof.Thereforeatdevelopmentpracticeabilityofinthemeantime,passpracticetocomecontinuouslyofdetectionproblemandproblem-solvingpathandmethod,thusexaltationpracticeability.Robtoansweramachineisfortheintelligencecontestparticipanttoanswercarryonrobbingtoanswerbutdesignof1kindhavetheinitiativeverdictmachineelectriccircuit,extensiveapplicationatvariousknowledgecontest,textYuactivityetc.situation.Canrealizationrobawayofanswerthemachinefunctiontohavevariety,canfronttheadoptionperiodofimitateelectriccircuit,numeralelectriccircuitorimitateandnumeraltheelectriccircuitcombinetogetherofway,butthiskindofwaycreationprocesscomplications,andaccuracyandcredibilitynotGao,finishedproductareabig,install,maintenancedifficulty.Thisstanzaintroductionisakindoftomakeuseof51listslicemachineBethecorepartscarryonlogiccontrolandsignalcreationofeightroadsrobtoansweramachine.Inrecentyears,alongwithlistslicemachinefiletimecontinuouslyexaltation,thefunctionbecontinuouslyperfect,itapplicationbegraduallymaturing,applicationrealmgraduallyextension,especiallyindustrymeasuretocontrol,pointweaponanddayuseanapplianceetc.realmisalsobecausehavelistslicemachinebutlivingHuitoincreaseacolor.Listslicemachineapplicationthetechniquehavebecomeanewofengineeringapplicationtechnique.Thiscoursedesignwhatwedoiseightroadstorobtoansweramachine,weadoptiontheAT89C51listslicemachinerealizationrobtoanswerfunction,functionmorestability,alteroperationtoadjusttotry.

目录

1绪论1

2硬件设计2

2.1单片机控制原理2

2.2抢答器的原理2

2.3功能模块电路3

2.3.1晶振复位及开始抢答电路3

2.3.2选手抢答键4

2.3.3显示与显示驱动电路4

2.3.4蜂鸣器音频输出电路5

3软件设计6

3.1程序设计6

3.1.1系统流程图6

3.1.2显示抢答违规流程图7

3.1.3抢答成功流程图7

3.2程序代码8

3.2.1选手查询子程序8

3.2.2倒计时子程序9

3.2.3延时子程序9

3.2.4报警子程序9

4结论10

参考文献资料11

附录一12

抢答器程序12

附录二16

原理及电路总框图16

1绪论

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。

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kj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。

2硬件设计

2.1单片机控制原理

单片机是单片微型计算机的简称。

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位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1端口（P1.0-P1.7）：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2端口（P2.0-P2.7）：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3端口（P3.0-P3.7）：

P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O端口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）。

2.2抢答器的原理

抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用程序查询方式采用动态显示组号。

主持人按下开始抢答键才可以抢答。

主持人没有按下开始抢答按钮（P3.0），有人抢答则抢答违规，报警并显示组号，主持人按下开始抢答开关重新抢答。

主持人按下开始抢答按钮（P3.0），蜂鸣响声提示，数码管30秒倒计时抢答，蜂鸣器响声提示并显示他的组号，30秒内有人抢答则开始60秒倒计时（60秒内必须回答完问题），最后五秒倒计时警报。

单片机最小系统、抢答按键模块（四位并行数码显示）、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块、蜂鸣器音频输出模块。

2.3功能模块电路

2.3.1晶振复位及开始抢答电路

晶振的频率为12MHZ，提供89C51的时钟脉冲使89C51工作，复位电路是单片机初始化，使单片机重新开始执行程序。

当复位开关按下RST由低电平变为高电平，则程序从头开始执行，在此次课程设计电路中当一个问题结束主持人后按下复位开关后进行下一题的准备。

图2.1晶振复位电路

图2.2开始抢答电路

2.3.2选手抢答键

89C51的P1口做一个为选手抢答的输入按键引脚，P1.0至P1.7轮流输出低电位，给每一个选手编号1至8，当选手按下按钮时，P1口端口的电平变化从P1口输入，经单片机处理后从P0输出由数码管显示抢答者编号。

图2.3选手抢答电路

2.3.3显示与显示驱动电路

此电路包括显示和驱动，显示采用数码管，驱动用P2口，违规者编号、抢答30秒倒计时、正常抢答者编号和回答问题时间60秒倒计时，数码管采用动态显示。

驱动电路P2口，查询显示程序利用P0口做段选码口输出P2低3位做位选码输出，当为低电平则能驱动数码管使其显示数字。

在+5V电压下接10k的电阻，保证正常压降。

图2.4示与显示驱动电路

2.3.4蜂鸣器音频输出电路

蜂鸣器是利用三极管处于开关状态是的导通与截止工作，在三极管导通时蜂鸣器工作，三极管截止时蜂鸣器不工作。

三极管采用8550PNP型基极接于P1。

2口置其低电平时三极管导通，置其高电平时三极管截止。

通过控制不同频率的矩形脉冲来控制蜂鸣器发声。

此次课程设计中只需要一些简单的提示声音和稍微显眼的灯控，有抢答违规，开始抢答，抢答时间结束和回答时间到得提示声和亮灯提醒。

图2.5蜂鸣器音频输出电路

3软件设计

3.1程序设计

3.1.1系统流程图

图3.1系统流程图

3.1.2显示抢答违规流程图

图3.2显示抢答违规流程图

3.1.3抢答成功流程图

图3.3抢答成功流程图

3.2程序代码

3.2.1选手查询子程序

ORG0000H

START:

CLRA

MOVA，#0FFH

MOVP0，A

LOP:

JNBP2.4，LP

JNBP0.0，SA1

JNBP0.1，SA2

JNBP0.2，SA3

JNBP0.3，SA4

JNBP0.4，SA5

JNBP0.5，SA6

JNBP0.6，SA7

JNBP0.7，SA8

SJMPLOP

SA1:

AJMPSB1

SA2:

AJMPSB2

SA3:

AJMPSB3

SA4:

AJMPSB4

SA5:

AJMPSB5

SA6:

AJMPSB6

SA7:

AJMPSB7

SA8:

AJMPSB8

LP:

MOVR0，#9

LOP1:

LCALLLED

LCALLDEL

JNBP0.0，SIP1

JNBP0.1，SIP2

JNBP0.2，SIP3

JNBP0.3，SIP4

JNBP0.4，SIP5

JNBP0.5，SIP6

JNBP0.6，SIP7

JNBP0.7，SIP8

DECR0

CJNER0，#0，LOP1

MOVR0，#0

LCALLLED

LCALLDEL

SJMPLOP

SIP1:

AJMPDIP1

SIP2:

AJMPDIP2

SIP3:

AJMPDIP3

SIP4:

AJMPDIP4

SIP5:

AJMPDIP5

SIP6:

AJMPDIP6

SIP7:

AJMPDIP7

SIP8:

AJMPDIP8

SB1:

MOVR2，#1

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP1

SB2:

MOVR2，#2

LCALLLED1

LCALLDE

SJMPLP