模拟抢答器设计 精品.docx

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模拟抢答器设计精品

课程设计题目：

模拟抢答器设计

一、设计目的

通过课程设计使学生更进一步掌握单片机原理及应用课程的有关知识，提高应用单片机解决问题的能力，加深对单片机应用的理解。

通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，使学生初步掌握应用单片机解决问题的步骤及方法。

为以后学生结合专业从事单片机应用奠定基础。

二、设计的原始资料及依据

利用TD-NMC+单片机实验系统的I/O接口或可编程接口8255，指示灯等。

三、设计的主要内容及要求

1．分别用五个开关代替五个抢答小组，当开关为0时表示未抢答，为1时表示抢答，一个开关表示抢答开始，一个开关表示清除（复位）。

2．每个开关对应有一个发光二极管表示抢答是否成功，当该组抢答成功时，对应的发光二极管闪亮，未抢答成功时不亮。

3．当抢答开始开关为1时才允许抢答，为0时不允许抢答。

4．抢答开始后，某组抢答成功其对应的发光二极管闪亮，主持人可用清除开关对其清除。

5．扩展功能：

某组抢答成功其对应的发光二极管闪亮，同时用两个数码管显示器显示出抢答成功的组别。

四、对设计说明书撰写内容、格式、字数的要求

1.课程设计说明书（）是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。

2.学生应撰写的内容为：

目录、正文、参考文献等。

课程设计说明书（）的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院（）撰写规范》执行。

应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

3.说明书（）手写或打印均可。

手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时按《沈阳工程学院（）撰写规范》的要求进行打印。

4.课程设计说明书（）装订顺序为：

封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、参考文献。

五、设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求；

提交课程设计说明书一份。

在说明书中要有设计原理、硬件电路接线图、设计的程序及必要注释、程序流程图等。

六、时间进度安排；

顺序

阶段日期

计划完成内容

备注

1

1.5天

查阅资料及程序设计

2

2.5天

上机调试程序

3

0.5天

成绩评定

4

0.5天

书写报告

七、主要参考资料（文献）。

单片机应用技术课程设计成绩评定表

系（部）：

自动化学院班级：

电自专111学生姓名：

张浩

指导教师评审意见

评价

内容

具体要求

权重

评分

加权分

调研

论证

能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。

0.1

5

4

3

2

工作能力

态度

工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，

0.2

5

4

3

2

工作量

按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。

0.2

5

4

3

2

说明书的质量

说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。

0.5

5

4

3

2

指导教师评审成绩

（加权分合计乘以12）

分

加权分合计

指导教师签名：

年月日

评阅教师评审意见

评价

内容

具体要求

权重

评分

加权分

查阅

文献

查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力

0.2

5

4

3

2

工作量

工作量饱满，难度适中。

0.5

5

4

3

2

说明书的质量

说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。

0.3

5

4

3

2

评阅教师评审成绩

（加权分合计乘以8）

分

加权分合计

评阅教师签名：

年月日

课程设计总评成绩

分

引言

在知识比赛与娱乐竞赛中，特别是做抢答题目的时候，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，也可分辨出哪组优先答题。

本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。

系统工作原理本系统采用8051单片机作为核心。

控制系统的四个模块分别为：

存储模块、显示模块、抢答开关模块。

该抢答器系统通过开关电路五个按键输入抢答信号；利用存储程序；利用一个数码管来完成显示功能。

工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理，输出控制信号，控制数码管工作。

在数码管上显示哪一组先答题，并通过数码管显示选手的序号以及开始倒计时，从而实现整个抢答过程。

“一种基于单片机的抢答器”与一般抢答器有四点不同：

首先，抢答器反应异常灵敏。

据了解，此抢答器的反应时间仅为几十微秒，大大缩短了抢答器的反应时间，使抢答器可以迅速高效的工作。

其次，抢答质量有保证，为比赛更加公正透明化提供了依据。

第三，抢答器设置了复位键。

抢答的活动常常会有几个环节构成，为了保证在每个环节中枪答器都可以快速高效的运作，使得抢答更加顺利的进行，此类抢答器设置了复位键。

最后，抢答器利用单片机技术。

利用这一技术，保证了抢答器拥有上述功能的同时，提高了抢答器的寿命与质量，让抢答器可以更加实用的同时，提高了抢答器的技术含量。

1系统设计

1.1设计任务与要求

1．分别用五个开关代替五个抢答小组，当开关为0时表示未抢答，为1时表示抢答，一个开关表示抢答开始，一个开关表示清除（复位）。

2．每个开关对应有一个发光二极管表示抢答是否成功，当该组抢答成功时，对应的发光二极管闪亮，未抢答成功时不亮。

3．当抢答开始开关为1时才允许抢答，为0时不允许抢答。

4．抢答开始后，某组抢答成功其对应的发光二极管闪亮，主持人可用清除开关对其清除。

5．扩展功能：

某组抢答成功其对应的发光二极管闪亮，同时用两个数码管显示器显示出抢答成功的组别。

1.28051单片机系统说明

1.2.18051单片机简介

8051系列单片机是国际上流行多年的代表机型，是国内高校教学和初学者入门首选的主流机型，也是在各种技术期刊和专业书籍中出现频率最高的经典机型。

本文以标准80C51为模型，并适当兼顾8051系列的共性和常用型号的特性。

内容主要包括：

硬件架构、ROM、RAM、指令系统、汇编程序基础和汇编语言工具链、并行端口、定时器、中断逻辑、复位逻辑、时钟电路、电源电路等功能电路的结构和工作原理，以及片内程序存储器编程原理。

1.2.28051的时序图

时序图如图1-2所示:

图1-28051的时序图

时序控制电路:

①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，显示灯亮，其他抢答电路停止工作。

1.38051引角及其功能

电源端Vcc40脚

接地端GND20脚

时钟信号输入端XTAL218脚

时钟电路引脚XTAL119脚

复位信号输入端RST9脚，高电平有效

地址锁存允许信号端ALE30脚，

6分频振荡周期，PSEN29脚

程序存储器允许输出信号端用于读取外部的程序存储器，每个机器周期中两次有效。

EA31脚外部程序存储器地址允许输入,接高电平时，执行片内程序存储器的内容，当PC超过0fffH时，自动变0。

接低电平时，访问外部程序存储器。

P039~32脚8位准双向I/O,在做输入时，要先向口地址80H写1，此时由内部上拉提成高阻态。

P11~8脚8位准双向I/O口

1.4设计抢答器的目的与意义

通过这次课程设计,掌握8051单片机的原理,了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。

同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。

初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。

设计思路：

抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。

早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。

现在大多数抢答器均使用单片机（如MCS-51型）和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示，一个选手抢答后，屏蔽其他选手按键，禁止其他选手共同答一题。

2主要元器件分析

2.18051芯片

8051内含8位CPU；广泛的布尔处理能力：

32根双向且分别可寻址的I/O线；128字节RAM；2个16位定时器/计数器；全双工异步串行口（UART）；2个中断优先级；5个中断源；片内有时钟震荡器；4K字节片内ROM程序储存器；可寻址的64K字节外部程序储存空间；可寻址得64K字节外部数据储存空间；无片内ROM的8051形式是8031，EPROM型是751，8051AH是采用HMOS工艺制造，所以其管脚与8051兼容。

2.2数码管

数码管有7个输入接口和一个共阴极端,7个输入端分别接A,B,C,D,E,F,G七个显示管和一个小数点端DP，数码管引脚图如图2-1。

数码管代替二极管，也就是用一位数字的显示来代替两位的二极管，完成同样的故障显示功能。

数码管可以把我们需要的POST代码显示出来，在PC的操作系统引导工作完成前，数码管显示的代码总处于变化状态。

图2-1数码管引脚图

数码管使用条件

（1）段及小数点上加限流电阻。

（2）使用电压：

段：

根据发光颜色决定；小数点：

根据发光颜色决定。

（3）使用电流：

静态：

总电流80mA（每段10mA）；动态：

平均电流4-5mA，峰值电流100mA。

本系统程序设计采用T0的溢出中断来实现倒计时定时，采用T0的溢出中断来使喇叭发出一定频率的声音；用一个两位LED来显示倒计时，另外用一个两位LED显示选手号。

其中，倒计时显示的两位LED用的是共阴极接法，选手号显示LED用的是共阴极接法；并且通过动态显示法（即位选控制）来实现六个LED的同时显示。

3程序设计

3.1、程序流程图

3.2、硬件设计电路

3.3、源程序介绍

3.3.1、总体程序设计思路

这次程序设计利用8051芯片和8255扩展，p1.1~p1.5分别代表五位选手，当输入为1时，则抢答成功，为0时抢答失败。

其中程序有start（调判断抢答是否开始程序）、bb（调选手抢答程序）、team（调选手答题情况）、mied（调主持人复位灭灯程序）、xs（调显示电路程序）。

Delay、delay1、diy1、dly2分别调延迟程序。

3.3.2、抢答开始程序

在抢答信号发出前，给p1输入高电位，让所有数码管都发亮，等待主持人发出开始抢答指令。

用p1.6口输入是否有抢答指令，如果p1.6口输入为高电平，则跳转到选手抢答程序bb，如果p1.6输入为0，则跳转到延迟程序delay1,并返回start，继续等待主持人发出抢答指令：

Org0000h

Main:

mova,#80h

movdptr,#7f03h

movx@dptr,a

movsp,#50h

movp1,#0ffh

mov35h,#0dh

mov34h,#0bh

mov33h,#10h

mov32h,#10h

mov31h,#00h

start:

jbp1.6,bb

lcalldelay1

sjmpstart

3.3.3、选手抢答指令

当主持人发出抢答信号后，五位选手就开始按抢答器进行抢答。

以选手1为例，当p1.1为1时，跳转到team1，在该程序中，跳转到delay1进入延迟程序，使得显示电路工作，数码管显示1号选手的数字，知道主持人通过按键使p1.7由0变成1，跳转到灭灯程序，时数码管复位归零：

bb:

JbP1.1,team1

jbp1.2,team2

jbp1.3,team3

jbp1.4,team4

jbp1.5,team5

Ajmpstart

Team1:

mov30h,#01h

Loop:

mova,#01h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

mova,#00h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

Jnbp1.7,loop

lcallmied

3.3.4、灭灯程序

当选手答题后，由主持人按键使该选手的号码归零，继续进入下一道题：

mied:

mova,#00h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

mov30h,#0

ret

3.3.5、显示程序

当选手抢答成功后，跳转到显示程序，在该程序中利用一系列的延迟程序和空操作，使数码管一直显示，知道主持人进行复位清零操作或者系统判断无人抢答即acc.6为0时，跳转到ret结束本轮抢答，继续进行下一轮抢答：

xs:

movr0,#30h

movr1,#0feh

disply:

mova,@r0

movdptr,#tab

movca,@a+dptr

movdptr,#7f01h

movx@dptr,a

mova,r1

movdptr,#7f02h

movx@dptr,a

lcalldelay

mova,r1

jnbacc.6,retn

rla

movr1,a

incr0

sjmpdisply

retn:

ret

delay:

movr5,#10h

dd:

nop

djnzr5,dd

ret

tab:

db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h,40h

Delay1:

movr7,#9h

Dly1:

movr6,#02fh

Dly2:

lcallxs

Djnzr6,dly2

Djnzr7,dly1

ret

End

3.4、运行结果图

发出抢答命令

二号选手抢答成功

主持人按键复位清零

4设计总结

抢答器主要应用在一些娱乐活动中，抢答器又称第一信号鉴频器。

抢答器的出现解决了过去举手抢答的方式。

这样不但增强了可靠性，而且提高了公平性，值得选手信赖。

由于抢答器的出现为娱乐领域中的抢答环节提供了方便。

抢答器应用的一个关键问题是对其工作的稳定性，可靠性，快速性的设计要求严格。

抢答器主要利用数字电路的编码，译码和定时功能来实现，或者利用单片机控制来完成，即智能化设计。

本设计定位于本学科发展方向对单片机的编程及数字电路的应用进行研究，并且得到一些有意义的结论。

抢答器的出现已经很多年，并且种类很多。

目前抢答器的功能是较为完善的，即智能化，可靠性高，速度快，工作稳定。

本设计采用了部分智能化，在抢答时间方面还须改进，而且在准确性方面也有待于改进。

本设计的进一步设计应该是无限时的答题时间控制且用单片机来完成。

一年多的单片机学习主要是课本上理论知识的学习，这些理论知识远不能满足对单片机的应用的要求，这次设计给我们提供了一次很好的理论联系实际的机会，使得我们对单片机的功能以及应用有了更深刻的了解和认识。

另外，程序设计是本次设计的一个难点，由于对指令的运用不够熟练使得在编程时屡屡碰壁。

特别对于一些中断程序，因涉及到一些标志位而使得编程难度更高，虽然通过查资料以及同学老师的指导解决了这些问题，但编程方面的欠缺还是很大的，这为我以后的学习业敲响了警钟，在以后我应加强这方面的练习以提高自己。

由于时间以及自己的能力有限，这次的设计中难免会有一些遗漏和不足，希望老师批评指正。

附录1

总程序清单

Org0000h

Main:

mova,#80h

movdptr,#7f03h

movx@dptr,a

movsp,#50h

movp1,#0ffh

mov35h,#0dh

mov34h,#0bh

mov33h,#10h

mov32h,#10h

mov31h,#00h

start:

jbp1.6,bb

lcalldelay1

sjmpstart

bb:

JbP1.1,team1

jbp1.2,team2

jbp1.3,team3

jbp1.4,team4

jbp1.5,team5

Ajmpstart

Team1:

mov30h,#01h

Loop:

mova,#01h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

mova,#00h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

Jnbp1.7,loop

lcallmied

Ljmpstart

team2:

mov30h,#02h

Loop1:

mova,#02h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

mova,#00h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

Jnbp1.7,loop1

lcallmied

Ljmpstart

team3:

mov30h,#03h

Loop2:

mova,#04h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

mova,#00h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

Jnbp1.7,loop2

lcallmied

Ljmpstart

team4:

mov30h,#04h

Loop3:

mova,#08h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

mova,#00h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

Jnbp1.7,loop3

lcallmied

Ljmpstart

team5:

mov30h,#05h

Loop4:

mova,#10h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

mova,#00h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

acalldelay1

Jnbp1.7,loop4

lcallmied

Ljmpstart

mied:

mova,#00h

movdptr,#7f00h

movx@dptr,a

mov30h,#0

ret

xs:

movr0,#30h

movr1,#0feh

disply:

mova,@r0

movdptr,#tab

movca,@a+dptr

movdptr,#7f01h

movx@dptr,a

mova,r1

movdptr,#7f02h

movx@dptr,a

lcalldelay

mova,r1

jnbacc.6,retn

rla

movr1,a

incr0

sjmpdisply

retn:

ret

delay:

movr5,#10h

dd:

nop

djnzr5,dd

ret

tab:

db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h,40h

Delay1:

movr7,#9h

Dly1:

movr6,#02fh

Dly2:

lcallxs

Djnzr6,dly2

Djnzr7,dly1

ret

End