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1、毕业设计（论文）-基于 51 单片机的 8 路抢答器的设计摘 要随着电子技术的飞速发展在电子领域尤其是自动化智能控制领域传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未有的速度被单片机智能化控制所取代单片机具有体积小功能强成本低应用面广等优点可以说智能化控制与自动控制的核心就是单片机基于单片机的控制系统已广泛应用于各行业此次设计提出了以 AT89C51 单片机为核心控制元件设计一个简易的八路抢答器 AT89C51 单片机为主控核心与晶振数码管蜂鸣器等构成八路抢答器利用了单片机的延时电路按键复位电路时钟电路定时器计数器等设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的功能同时还利用
2、汇编语言编程使其实现复位定时和报警的功能本次设计的系统实用性强判断精确操作简单扩展功能强关键词 八路 报警 AT89C51 抢答器 定时AbstractWith the rapid development of electronic technology intelligent control in the electronics field especially automation traditional discrete components or control system of digital logic circuits are at an unprecedented rate
3、sheets replaced by chip computer intelligent control MCU has small size functions and advantages of low cost wide application it can be said of intelligent control and automation of core is a single chip Based on single chip microcomputer control system has been widely used in various industries Thi
4、s design made has to AT89C51 single tablets machine for core control components design a simple of eight - way preemptive answer device AT89C51 single tablets machine mainly controlled core and Crystal vibration and digital tube and bee Ming device constitute eight - way preemptive answer device usi
5、ng has single tablets machine of delay circuit and press reset circuit and clock circuit and timer counter design of eight - way preemptive answer device not only has real-time display preemptive answer players of number and preemptive answer time of function while also using assembly language progr
6、amming makes its implementation reset and scheduled and alarm of function The design system of practical accurate simple operation and extended functions of judgmentKey words eight way alarm AT89C51 preemptive answer time目 录第 1 章 绪 论 111 选题背景意义 112 八路抢答器的功能简介 1第 2 章 系统硬件设计 221 芯片的选择 2com 控制器的选择 2com
7、 显示模块的选择 2com 键盘的选择 3com 芯片最终选择方案 322 AT89C51 单片机简单概述 4com 51 系列单片机的功能特性 4com AT89C51 单片机结构说明 523 硬件的构成及功能 6com 抢答器的硬件图 6com 时钟频率控制电路 7com 复位电路的设计 8com 报警电路的设计 8com 显示电路的设计 9com 键盘扫描电路的设计 10第 3 章 系统软件设计 1131 系统主程序设计 1132 键盘扫描程序设计 1233 显示程序设计 13第 4 章 系统调试与软件仿真 1441 硬件调试 1442 Keil uVision2 软件调试 1443 P
8、roteus 仿真 15第 5 章 总 结 18参 考 文 献 19附 录 20附录一 主程序清单 20附录二 单片机八路智能抢答器原理图 28附录三 英 文 资 料 29译 文 31致 谢 33第 1 章 绪 论11 选题背景意义当今时代是一个新技术层出不穷的时代在电子领域尤其是自动化智能控制领域传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未有的速度被单片机智能化控制所取代单片机具有体积小功能强成本低应用面广等优点可以说智能化控制与自动控制的核心就是单片机目前抢答器已经作为一种必不可少的工具广泛应用于各种智力和知识竞赛场合但一般的抢答器可靠性低使用寿命短介于这些不方便因素此次设计提出了
9、用 AT89C51 单片机为核心控制元件设计一个简易的八路抢答器本方案以 AT89C51 单片机作为主控核心与晶振数码管蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器利用了单片机的延时电路按键复位电路时钟电路定时器计数器等设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的功能同时还利用汇编语言编程使其实现复位定时和报警的功能本次设计的系统实用性强判断精确操作简单扩展功能强12 八路抢答器的功能简介此次设计的抢答器具有同步显示的功能并且有蜂鸣器的辅助使得整个设计更加完整在每次竞赛开始前主持人读完比赛规则可以对抢答器进行的时间进行预设时间设定按键组共有 4 个按键其中一个键为抢答时间修改键一个为回答
10、时间按键剩下的两个按键为加一和减一按键比赛开始主持人读完题之后按下开始键即抢答开始蜂鸣器提示一次此时数码管开始显示 30s 的倒计时直到有一个选手按下抢答键对应的会在数码管上显示出该选手的编号和回答剩余的时间同时蜂鸣器也会发出一次提示音以示有人抢答本题如果在规定的 30s 时间内没有人做出抢答则此题作废开始新一轮的抢答在抢答和回答时间的最后 5s 蜂鸣器都会给予报警提示在倒计时过程中主持人可以随时按停止键结束本次回答或者抢答在主持未按下开始键若果有人按下抢答键则属于犯规抢答此时数码管上会显示违规选手的编号同时蜂鸣器会以 1s 一次的频率发出警告在每次抢答前后主持人都可以按下复位键让系统清零此时
11、数码管上会显示 FFF第 2 章 系统硬件设计硬件电路部分是一个完整电路的关键部分硬件性能的好坏关系到整个系统的性能本章节主要介绍了八路抢答器的硬件的选择及电路的设计21 芯片的选择芯片选择的原则是经济寿命长设计简单对此我们作了详细的论证com 控制器的选择控制器主要用于对显示抢答音乐计分等控制器的选择有以下两方案方案一采用 FPGA 现场可编程门列阵作为系统的控制器 FPGA 可以实现各种复杂的逻辑功能规模大密度高它将所有器件集成在一块芯片上减小了体积提高了稳定性并且可以应用 EDA 软件仿真调试易于进行功能扩展 FPGA 采用并行的输入输出方式提高了系统的处理速度适合作为大规模实时系统的控
12、制核心但由于本设计对数据处理的速度要求不高 FPGA 的高速处理的优势得不到充分体现并且由于其集成度高使其成本偏高同时由于芯片的引脚较多实物硬件电路板布线复杂加重了电路设计和实际焊接的工作方案二采用 AT8951 作为系统控制器的 CPU 方案单片机算术运算功能强软件编程灵活自由度大可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制并且由于其功耗低体积小技术成熟和成本低等优点使其在各个领域应用广泛方案一使用液晶屏显示时间液晶显示屏 LCD 具有轻薄短小低耗电量无辐射危险平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势可视面积大画面效果好分辨率高抗干扰能力强的特点但由于只需要显示时间和转向相数这样的数字信息量比较少且液晶
13、是以点阵的模式显示各种符号需要利用控制芯片创建字符库编程工作量大控制器的资源占用较多其成本也偏高在使用时不能有静电干扰否则易烧坏液晶显示芯片不易维护方案二使用传统的数码管显示数码管具有低能耗低损耗低压寿命长耐老化防晒防潮防火防高低温对外界环境要求低易于维护同时其精度高称量快精确可靠操作简单数码显示是采用 BCD 编码显示数字程序编译容易资源占用较少com 键盘的选择 键盘是单片机不可缺少的输入设备是实现人机对话的纽带键盘按结构形式可以分为非编码键盘和编码键盘前者用软件方法产生键码而后者则用硬件方法来产生键码在单片机中使用的都是非编码键盘因为非编码键盘结构简单成本低廉非编码键盘的类型很多常用的有
14、独立式键盘行列式键盘等方案一独立式键盘键盘接口中使用根 IO 线就有几个按键这种类型的键盘其按键比较少且键盘中各按键的工作互不干扰因此可以根据实际需要对键盘中的按键灵活编码独立式键盘的缺点是需要占用比较多的 IO 口线当单片机应用系统键盘中需要的按键比较少或 IO 口线比较富余时可以采用这样类型的键盘方案二行列式键盘行列式键盘是用 N 条 IO 线作为行线 M 条 IO 线作为列线组成的键盘在行线和列线的每个交叉点上这种形式的键盘结构能够有效提高单片机系统中 IO 的利用率 CPU 对键盘的扫描可以采用取程序控制的随机方式即只有在 CPU 空闲是时才去扫描键盘响应操作人员的键盘输入即利用单片机
15、内部定时器每隔一定时间对键盘扫描一次这样控制方式不管键盘上有无键闭合 CPU 总是定时的关心键盘状态在大多数情况下 CPU 对键盘可能进行空扫描为了提高 CPU 的效率而又能及时响应键盘输入可以采用中断方式 CPU 平时不必扫描键盘只要当键盘上有键盘闭合时就产生中断请求向 CPU 申请中断后立即对键盘上有键盘进性扫描识别闭合键并做相应的处理 AT89C51 单片机简单概述AT89C51 单片机属于 51 系列单片机本次设计所用的核心元件即为 AT89C51本节主要介绍了 AT89C51 的管脚功能com 51 系列单片机的功能特性MSC-51 单片机是美国英特尔公司于 1980 年起推出的第二
16、代产品与 8084 相比 8051 的硬件结构和指令系统均有很大改进可支持更大存储空间扩充了更多的IO 功能速度提高了 2-5 倍主要特性适于控制应用的 8 位 CPU扩展的逻辑处理能力4KB 片内程序存储空间其片外可寻址的范围为 64KB 主要用于存放已编程的程序也可存放一些原始数据和表格128B 的片内数据 RAM 其片外数据存储器的寻址范围为 64KB 用于存放可读写的数据如运算的中间结果和最终结果32 根双向可单独寻址的输入输出线2 个 16 位定时计数器片内时钟发生器它可以设置为计数方式对外部事件进行计数也可以设置为定时方式进行定时全双工异步发送接收器具有 5 个中断源可编程为两个优先级的中断系统它可以接收外部中断请求定时器计数器中断申请和串行口中断申请程序指令AT89C51 单片机的时序单位有四个分别是节拍状态机器周期和指令周期节拍与状
