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1、 学科分类号 0806 本科毕业论文(设计)诚信声明作者郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式标明。本声明的法律结果由作者承担。本科毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日目 录摘 要I关键词IAbstractIkey wordsII1 前 言11.1课题研究的背景11.2 课题研究的意义22 竞赛抢答器的硬件与软件的设计与实现22.1 方案的确定22.2 设计步骤32.3 电路原理图的设
2、计32.3.1 电路组成框图42.4 竞赛抢答器各部分电路原理图介绍42.4.1 单片机最小系统42.4.2 按键电路72.4.3 显示电路82.4.4 报警电路82.4.5 时钟电路92.4.6 复位电路92.5 制板102.5.1 设计原理图102.5.2 定义元件封装102.5.3 设置PCB图纸112.5.4 生成网表和加载网表112.5.5 布线调试及故障分析系统软件的设计112.6 系统软件的设计112.6.1 主流程122.6.2 按键扫描流程122.6.3 中断流程图132.6.4 编译及仿真软件软件143 调试及故障分析153.1 硬件焊接及故障分析153.2 程序调试164
3、 总结17参考文献18致 谢19附录：20智力竞赛抢答器的设计与实现摘 要本设计是以单片机STC89C52为核心控制器件，利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间和选手号码。用开关做键盘输出，蜂鸣器发声提示。在抢答中，只有在抢答开始即按键有效状态下，抢答才有效，否则，在开始抢答前抢答为无效；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有蜂鸣器提示；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后时间计时停止，蜂鸣器在最后五秒内告警提示。本文主要介绍了竞赛抢答器的硬件电路和软件程序的设计思路和具体过程，并最终给
4、出硬件原理图、源程序以及各自的流程图。 关键词智力竞赛抢答器；电路设计；程序设计The Design and Implementation of Competition Intelligent Buzzer Abstract This design is based on microcontroller STC89C52 as the core control device, the use of single-chip timer/counter timing and counting principle, the software and hardware organically, ena
5、bles the system to correct time, at the same time enable digital tube to show time and player number correctly. Made the keyboard switch output, buzzer sound prompt. In vies to answer first, only at the beginning of the vies to answer first the key effective state, the contest is valid, otherwise, b
6、efore starting the vies to answer first vies to answer first as invalid; Which is contestant vies to answer first effectively, and can display the invalid vies to answer first, right button after the buzzer hint; Vies to answer first time and answer the questions time events, according to the time a
7、fter time timer stop, buzzer alarm prompt. In the last five seconds Competition responder is mainly introduced in this paper the hardware circuit and software program design ideas and specific process, and finally gives the principle diagram of the hardware, the source program and flow chart.key wor
8、dsQuiz responder；lectric circuit design；The program design I1 前 言1.1课题研究的背景随着时代的发展，各类竞赛和选秀节目层出不穷，而参赛者的素质也不断提高，这不但迫切要求着一个更加公平公正公开的赛制更要求我们推出一个能够支持公平公开公正的赛制的硬件设备。电子技术不断发展的今天，抢答器功能越来越强，可靠性和准确性也越来越高。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1。对于目前抢答器的功能描述，如涵盖抢答器、抢答限时、选手答
9、题计时及犯规组号抢答器具有抢答自锁，灯光指示、暂停复位、电子音乐报声、自动定时等功能，还有工作模式的切换和时间设定，对于这些，随着科学技术的发展，肯定还要得到进一步的改进。一般都要趋向于智能化。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
10、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”，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。1.2 课题研究的意义基于单片机的智力竞赛抢答器却能满足精确、高效、方便的要求。在这样的条件下基于单片机的智力竞赛抢答器的设计便呼之欲出了。智能抢答器方便快捷、简便易操作的功能现在以用于各种竞赛场合。随着科技的发展和竞赛的需要，竞答器向着更快捷更精准操作更简单功能更全面的多元方向发展。智力竞赛抢答器以适应各竞赛场合的需求便成
11、为了抢答器的趋势。 2 竞赛抢答器的硬件与软件的设计与实现2.1 方案的确定方案一:系统各部分采用中小规模集成数字电路，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能，但是由于系统功能要求较高，所以电路连接集成电路相对较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比较烦琐，使用不太方便。方案二:采用52系列单片机STC89C52作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现2。由于使用单片机作为控制核心，其技术比较成熟，应用起来方便、简单，并且周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极
12、其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩展和更改。经过比较，显然方案二比方案一简单的多，不但从性能上优于方案一，而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁，并且由于单片机具有优越的高集成电路性，使其工作速度更快、效率更高。另外STC89C52单片机可以采用12MHz的晶振，提高了信号的测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩展功能。而方案一采用了中小规模集成电路，由于其复杂的电路性能,可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的误差3。因此选择方案二比较适合。2.2 设计步骤4（1）根据要求，设计出比较合理的方案，选取合适的硬件器件，熟悉各个器件的性能。（2）编写程序，根据设计的要求，编制主
13、程序以及各子程序模块。（3）通过Keil、Proteus等软件进行仿真。（4）仿真成功后开始搭建实物电路，并且进行调试。（5）进行PCB设计。（6）实验总结。（7）撰写研究报告。2.3 电路原理图的设计根据设计功能的要求和各器件工作环境的要求，电路设计遵循可行性和可操作性来设计，具体应该包括控制电路，按键电路，以及用来显示裁决结果的显示电路5。除了用数码管显示目前的动作情形，同时也需要用声音提醒或者警告操作人员，因此也在电路设计时加入了报警电路。经过不断的仿真和比较最终确定的竞赛抢答器的电路主要电路硬件包括：单片机最小系统（即控制电路）、按键电路、显示电路、报警电路、时钟电路、复位电路6。具体
14、电路原理图见附录A。2.3.1 电路组成框图抢答器电路总体设计方框图如图2.1所示： 按键电路控制电路显示电路报警电路图2.1 抢答器总体设计方框图2.4 竞赛抢答器各部分电路原理图介绍2.4.1 单片机最小系统总线型单片机非总线应用的最小系统示意图如图3所示，只有单片机和时钟电路、复位电路构成的最简单电路，并行总线不用于外围扩展，可作为应用系统的I/O口使用7。 图2.2总线型单片机非总线应用 图2.3 单片机最小系统 的最小系统系统特点有大量可使用的I/O口；没有并行扩展，应用系统结构简单；外围器件只能通过UART口的串行移位方式或虚拟串行扩展总线进行扩展。STC89C52的内部结构图STC89C52的内部结构图如图4所示：ROM并行接口RAM串行接口定时器/计数器中断系统内部总线SFR特殊功能寄 存P0TXD RXDINTO INT1CPU微处理器P1P2P3内部总线T0 T1 图2.4 STC89C52内部结构图52单片机有4个8位并行输入/输出接口：P0、P1、P2和P3口这四个口既可以并行输入或输出8位数据，又可按位使用，即每一位均能独立做输入或输出用8。图5为各接口的电气结构示意图。图2.5 P0、P1、P2、P3口的电气结构图I/O端口的
