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1、 摘 要抢答器是一种常见的电子产品，尤其是在各类智力竞猜中，为了实现选手的公平性，性能优良的抢答器往往更能得到各单位的青睐。这里通过两种设计方案的对比，最终选定了用单片机实现抢答器电路。由于单片机具有可编程定时器和中断设备，便于实现编程和时间的精确控制。所用方案电路结构简单，易于实现，它用 4 个七段数码管来显示，且具有简单精准的报警电路。所选方案的一个很重要的特点在于具有灵活性，主持人可以根据题目难易进行时间设定，这样进一步保证了公平性。由于它具有成本低廉，结构简单，且性能优良的诸多优点，必定会得到广泛的应用。关键词关键词：抢答器 ，单片机 ，七段数码管，时间设定 目 录一 绪论.11.1
2、课程设计任务 .11.2 原理示意图 .11.3 抢答器的程序流程 .2二 抢答器单元设计及其说明.82.1 主要芯片的介绍.82.2 程序流程图.102.3 MAX7219 .122.3.1 MAX7219 引脚说明 .122.3.2 基本的工作方法.132.3.3 MAX7219 初始化 .142.3.4 部分程序功能介绍.142.4LCD 简介.162.4.1LCD 和 LED 的区别 .162.4.3 显示电路设计和 LCD 的引脚功能说明 .172.4.4 液晶显示模块 .18三 设计总结 .19四 参考文献.20五 元件清单.201一一 绪论绪论1.11.1 课程设计要求课程设计要
3、求（1）抢答器同时为 8 组选手分别提供抢答按钮，按钮分别为PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7、PB8； （2）设置一个复位按钮 PB9，实现系统电路的复位，由主持人控制； （3）设置一个启动按钮 PB10，由主持人控制；（4）设置一个限时开关 PB11，由主持人控制；（5）当主持人打开启动开关 PB10 后，在设定时间 T0 内，如果某一组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路发出声响，指示灯 L1 亮，并且在七段 LED 显示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其它组再按下抢答按钮为无效； （6）如果在时间 T0 内，无人应答，则驱动音效电路发出声响，指示灯 L2 亮，表示抢
4、答者均放弃该题； （7）在抢答成功后，主持人打开限时开关 PB11，启动定时器，显示倒计时时间，在设定的时间 T1 内回答有效，当到达设定时间 T1 时，驱动音效电路，指示灯 L3 亮，表示答题时间到。1.2 原理示意图如图（1-1）所示为八路智力抢答器设计的物理模块划分如下：图 1-1 设计物理框图单片机抢答模块（八 路输入）控制模块（主 持人操作）显示模块（倒 计时、选手号）语音提示 模块2通过主持人的相关操作（包括开始、停止、调时、锦囊使用等） ，以及选手的抢答，显示模块与语音模块应能迅速做出正确回应。如主持人按下开始，语音模块立刻给以语音提示，显示模块立刻显示抢答倒计时；当有选手抢答，
5、显示模块应马上显示最先抢答的选手号，并进入答题倒计时 而这一切，都有赖于本设计的核心模块51 单片机来控制。通过一系列的汇编程序，来控制、实现相应的逻辑功能。本设计中大部分的较为复杂的逻辑控制，都是用相应的汇编程来控制实现的。根据相应的设计要求，对本设计可作如下分析：1、由设计要求 1，本设计应具有抢答时间调整和回答时间调整程序，并由相应引脚来控制：P3.2 抢答时间调整，P3.3 回答时间调整，P3.4 为加 1s，P3.5 为减 1s；2、根据设计要求 2，本设计应具有抢答、回答倒计时功能，即倒计时程序。通过查询开始键的状态来决定是否进入抢答倒计时，开始键按下后有人抢答便立即进入回答倒计时
6、，倒计时小于 5s 时，调用发声程序；3、程序中应不断查询“停止“ 键的状态，一旦其按下，应立即退出，并进入查询程序（用来查询开始键与八路抢答键的状态） ；4、 为使本设计具有锦囊功能，在回答倒计时过程中，若按下开始键，回答倒计时重新开始。1.3 抢答器的程序流程本设计采用 P3.2、P3.3 分别接抢答时间调节和答题时间调节按钮，即通过外部中断 0、外部中断 1 分别控制抢答、答题时间的调整。因此，设计的软件部分可分为工作模块、外部中断 0 模块、外部中断 1 模块。对流程图的分析，也分三部分来介绍。（1）工作时（非调节时间时）的流程3平时正常工作时，程序的流程图绘制如图 1-2：对工作流程
7、图中的某些部分解释如下：初始化部分：包括对定时计数器的工作方式、初始化数值的设置，还包括对抢答时间与答题时间的预设，另外，还应对外部中断 0、外部中断 1 进行开放。抢答倒计时、回答倒计时部分：由于二者功能的相似性，本设计将二者在一个子程序倒计时程序中一起编写。犯规程序部分：包括对犯规选手号的显示、报警器的间断工作。另外，由于在设计要求主持人能随时对工作过程终止，因此，要不断查询停止键的状态，一旦按下，便回到初始化后的状态；在倒计时过程中还要不断将与5S 比较，当小于 5S 时，还需调用发声程序；小于 5S 后， 又需要不断将与 0 较，当其等于零时，立即返回。4图 1-2 工作流程图5（2）
8、外部中断 0（抢答时间调整）流程外部中断 0（抢答时间调整）的流程图见图 1-3：图 1-3 INT0 流程图INT0 中断Y显示当前抢答时间P3.4 按下？P3.5 按下？抢答时间加 1sNYN结果为 100s?结果置 0N结果为 0s?结果置 100抢答时间减 1sYYN停止键按下？中断返回NY6一旦因 P3.2 对应键的按下，便进入 INT0 中断过程。通过不断对 P3.4（加1s）和 P3.5（减 1s）进行不断的查询，来对抢答时间进行调整：发现 P3.4 按下，就对原抢答时间加 1s, 发现 P3.5 下，就对原抢答时间减 1s 并调用显示程序。根据设计要求，当加至 99s 时，若再
9、加 1s，则时间变为 0；当减至 0s 后，若再减一秒，时间变为 99s。因此，流程中应该对当前时间于 99s 或 0s 比较，再作出相应处理。另外，在中断过程中还需要不时对停止按钮进行查询，一旦发现其按下，立即中断返回。由于本中断过程在返回前一直是循环执行的，因此，只需要在每次循环末查询一次即可，如流程图所示（3）外部中断 1（答题时间调整）流程外部中断 1（答题时间调整）流程与外部中断 1 流程大同小异。其程序流程参见图 1-4：与抢答时间调整类似，一旦因 P3.3 对应的按钮按下，便进入 INT1 中断过程。通过不断对 P3.4（加 1s）和 P3.5（减 1s）进行不断的查询，来对抢答
10、时间进行调整：发现 P3.4 按下，就对原抢答时间加 1s, 发现 P3.5 下，就对原抢答时间减 1s并调用显示程序。当加至 99s 时，若再加 1s，则时间变为 0；当减至 0s 后，若再减一秒，时间变为 99s。因此，流程中应该对当前时间于 99s 或 0s 比较，再作出相应处理。同上，在中断过程中，也还需要不时对停止按钮进行查询，一旦发现其按下，立即中断返回。7图 1-4 INT1 流程图INT1 中断Y显示当前答题时间P3.4 按下？P3.5 按下？答题时间加 1sNYN结果为 100s?结果置 0N结果为 0s?结果置 100答题时间减 1sYYN停止键按下？中断返回NY8二 抢答
11、器单元设计及其说明2.1 主要芯片的介绍AT89SC52 的引脚图如图 2-1 所示图 2-1 AT89SC52 芯片引脚图1 1）主主要要性性能能本方案所使用的主要芯片是 AT89SC52， 它与 MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程 Flash 存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作：0Hz33Hz 、 三级加密程序存储器 、 32个可编程 I/O 口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工 UART 串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。2 2）功功能能特特性性描描述述9At89sc52 是一种低
12、功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89SC52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，
13、 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52。3 3）P0P0、P1P1 口介绍口介绍P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I
