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1、. . . . .课程设计(论文)题 目 名 称 基于单片机的六路抢答器设计 课 程 名 称 单片机原理及应在电气测控学科中的应用 学 生 姓 名 学 号 系 、专 业 电气工程系 指 导 教 师 年 月 日邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名 学 号 系 电气工程系 专业班级 题目名称 基于单片机的六路抢答器课程设计 课程名称 单片机原理及应用在电气测控学科中的应用 一、学生自我总结 学生签名： 年 月 日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权 重304030老师填写等级：优、良、中、及格、不及格单项成绩指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日注：1、本表是学生课程设计（
2、论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。【摘要】数字电路在日常生活中的应用很多，随着它的发展，其应用将来会越来越广泛。工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力比赛，抢答器是必要设备。抢答器是一名公正的裁判员，它有主体电路与扩展电路组成，其基本原理是主持人按开始按钮是以开始，利用一个优先编码器，译出最先抢到答题权的选手编号，并经LED显示器显示出来，同时还要封锁电路以防其他选手再抢答。本文所介绍了一种六路抢答器的设计与制作。【关键词】抢答 锁存 计时 显示目 录第1节 引言21.1 数字抢答器的概述.2
3、1.2设计任务与要求. 21.3系统主要功能. 3第2节 系统主要硬件电路设计52.1 单片机控制系统原理图62.2 单片机主机系统电路62.2.1 时钟频率电路的设计62.2.2 复位电路的设计72.2.3 显示电路的设计72.2.4 键盘扫描电路的设计72.3 发声82.4 系统复位8第3节 系统软件设计103.1 主程序系统结构图103.2 程序流程图103.3 系统程序11第4节 调试及性能分析20第5节 结束语21参考文献22基于单片机的六路抢答器数理与信息工程学院 计本072 倪晓静指导教师：余水宝第1节 引言单片机把我们带入了智能化的电子领域，许多繁琐的系统若由单片机进行设计，便
4、能收到电路更简单、功能更齐全的良好效果。若把经典的电子系统当作一个僵死的电子系统，那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。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。对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识
5、面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。1.1 数字抢答器的概述对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。 本实验设计的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。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形
6、。更具有实用性。1.2 设计任务与要求任务：设计一款数字抢答器1.基本要求（1）抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛，分别用6个按钮S0 S5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LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，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30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。（5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，
7、抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。（6）如果定时时间已到，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。优点：与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。具有定时功能，在30秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。30秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。1.3 系统主要功能抢答器原理：该抢答器供不多于四个的抢答比赛使用。每个选手的座位前安装一只抢答按钮开关和一只信号灯。主持人的座位前安装一只复原按钮开关、一只蜂
8、鸣器和一只抢答器工作状态指示灯。每当主持人口头发出允许抢答的号令之后，哪个队先按下座位上的按钮开关，该座位的信号灯就先被点亮，同时封锁其他按钮开关的活动。并且熄灭主持人座位上的状态指示灯和发出 3 声类似于电话振铃的提示声，以“声明”此次抢答动作已经完成。在主持人确认后，按下复原按钮，状态指示灯重新点亮，并且同时发出“笛笛”声，为下一次的抢答作好准备。电路中的蜂鸣器 FM 是一只带有助音腔的压电陶瓷蜂鸣器，用于模拟发出报警声的功率放大器和喇叭。在 FM 发声的同时，灯 D6 也在发光。FM 可以看作是一个电容性负载，本身不能流过直流电流。发声的原理是，作用在两个电极极板的电位在发生变化时，陶瓷
9、材料就发生弯曲，从而振动空气发出声音。FM和 4 只按钮开关 SWaSWd 以及 4 只电阻 RaRd 都是在演示板的基础上额外添加的。由于RB端口内部具有上拉电阻，只要用软件设置其有效，即可省略在4 只端口引脚上外接上拉电阻。按钮开关和指示灯与座位的对应关系如表1.1所示:表1.1 按钮开关和指示灯与座位的对应关系座位主持人席座位1座位2座位3座位4座位5座位6按钮开关SW1 SWaSWbSWcSWdSWeSWf指示灯D7 D0D1D2D3D4D5蜂鸣器有无无无无无无第2节 系统主要硬件电路设计为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：(1) 尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的
10、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。(2) 留有设计余地。在设计硬件电路时，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。(3) 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。(4) 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，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如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
11、口，虽然当时空着没用，那么用的时候就派上用场了。2.1 单片机控制系统原理图如图2-1，P1.0为开始抢答，P1.7为停止，P1.1-P1.6为六路抢答输入，数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。P3.2为时间加1调整，P3.3为时间减1调整。图2-1 系统原理图2.2 单片机主机系统电路该六路抢答器的设计细分为时钟频率电路的设计，复位电路的设计，显示电路的设计和键盘扫描电路的设计等。2.2.1 时钟频率电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。图2
12、-2 外部振荡源电路一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟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;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30PF。单片机在工作时,由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数,常用fosc表示。如时钟频率为12MHz,即fosc=12MHz,则时钟周期为1/12s。2.2.2 复位电路的设计单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位
