8路声光抢答器设计

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1、单片机课程设计1 一、单片机抢答器的背景单片机的使用领域十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词- “智能型”。本文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89S51 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、语音模块、抢答开关模块。该抢答器系统通过开关电路四个按键输入抢答信号，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，单片机控制的智能抢答器设计。随着我国经济和文化事业的发展

2、，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等, 因此出现了抢答器。抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留原始抢答器的基本功能的同时又增加了数码管显示电路实现了其它功能。抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。二、设计步骤1. 设计要求（1）应用 MCS-51单片机设计 8 路声光抢答器电路；（2）设计一个 8 路抢答器，要求有声光提示，声音响1 秒，灯光可亮到主持人操作为止；（3）硬件设计根据设计的任务选定

3、合适的单片机，根据控制对象设计接单片机课程设计2 口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；（4）软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；（5）原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、 PCB板图、提供元器件清单。2. 整体设计方案本文以 AT89C51 单片机为核心设计的八路抢答器方案是：该抢答器能根据不同的八个不同按键输入抢答器输入信号，经过单片机的控制处理并产生与按键相对应路数的输出信号，最后通过LED数码管显示相应的路数，同时发光二极管亮起表示有人抢答成功。该抢答器系统整体

4、方案如图1 所示。图 1 整体设计方案3. 硬件系统设计根据系统框图和设计方案本文硬件电路主要分为三个部分：第一部分按键和上拉电阻组成的输入模块，第二部分为以AT89C51 单片机为核心的控制模块，第三部分为由LED数码管和发光二极管组成的显示模块。主控制器模块：采用STC89C51 单片机控制。抢答器显示模块：数码管显示。电源方案的选择：采用9V电池供电。单 片 机第一路第二路第八路发光二极LED 单片机课程设计3 抢答器键盘模块：独立式键盘。（1）数码管译码显示电路LED显示器，实现七段数码管的显示三位十六进制数。来进行倒计时，即来限制抢答的时间。 数码管的接法不同可分为共阴级接法和共阳级

5、接法两种。7654TitleA46f10A38A112e1c4DP3b7a11g5A29d2DIG1DIG2DIG3DIG4DP2DP3DS2HDSP-B04EA46f10A38A112e1c4DP3b7a11g5A29d2DIG1DIG2DIG3DIG4DP2DP3DS1HDSP-B04EW1W2W3W4W5W6W7W8D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D839 38 37 36 35 34 33 3221 22 23 24 25 26 27 28293011102040P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P20

6、 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27VCC GND P30 P31DIGIDB2E1C3DQ1 8550DQ2 8550DQ3 8550DQ4 8550DQ5 8550DQ6 8550DQ7 8550DQ8 8550K11SW-PB4K12SW-PB4K13SW-PB4K14SW-PB4K21SW-PB4K22SW-PB4K23SW-PB4K24SW-PB4K31SW-PB4K32SW-PB4K33SW-PB4K34SW-PB4K41SW-PB4K42SW-PB4K43SW-PB4K44SW-PB4OSC32 INOSC32 OUTOSC32 IN OSC32 OUTRTC

7、TBATVCC21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC18TU1DS1302TVCCGNDTC1104GNDTVCCTX132KKEYK123DSU1DS18B20BEEPBU1BEEPBQ1 8550BR1 4K7VCCBDSR1 4K7LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LEDL12345678MP4P312345678MP3P21 23 456 78 9 10111213141516P2 1602P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37DR1 4K7DR2 4K7DR3 4K7DR4 4K

8、7DR5 4K7DR6 4K7DR7 4K7DR8 4K7W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8DVCCGNDPVCC2PVCC2GNDPR11KPORTPK1SW-PB4K2SW-PB4K3SW-PB4K4SW-PB4P32P33P34P35DR91KDR101KDR111KDR121KDR131KDR141KDR151KDR161KD1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8P0012 34 56 78JP1HEADER 4X2P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07VCC VCC VCC PVCC1PVCC2DVCCDS18B20DSP00 P01 P02 P03

9、 P04 P05 P06 P0712 34 567 89 1011121314151617181920P1 12864PVCC1GNDGNDPVCC1PR310KPR44K71 2 3 4 5 6 7 8 9MR14K7x8VCCGNDP10 P11 P10 P11 P12P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17LVCCEEPROMA01A12A23VSS4SDA5SCL6WP7VDD8EU124C08EVCCER1 4K7ER2 4K7EEC1104EVCCGND2 4 6 8DER 4X2DS1BEEPBEEP DS1 VCC VCCVCCLVCCVCCP30P31P

10、32P33P34P35P36P37P22 P23 P24P25 P26D1D2D3D4D5D6D7D8LR0 4K7LVCCP27VCCP00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P12 P13 P14 P1512 3J3 EN_1602ENENGND123IU1IR 38KP32IR1 100VCCIR38K1 2JP3CON2IR38K图 2 数码管译码显示电路（2）音响电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件，其图形如图2-8 所示。A46f10A3

11、8A112e1c4DP3b7a11g5A29d2DIG1DIG2DIG3DIG4DP2DP3HDSP-B04Ef10e1c4DP3b7a11g5d2HDSPW5W6W7W8D1D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8D1D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8(A8)P2.021 (A9)P2.122(A10)P2.223(A11)P2.324(A12)P2.425(A13)P2.526(A14)P2.627(A15)P2.728PSEN29ALE/PROG30(TXD)P3.111(RXD)P3.010GND20VCC40P20P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27VCC G

12、ND P30 P31K11SW-PB4K21SW-PB4K31SW-PB4K41SW-PB4OSC32 INOSC32 OUTOSC32 IN OSC32 OUTRTCTBATVCC21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC18TU1DS1302TVCCGNDTC1104GNDTVCCTX132KKEYK123DSU1DS18B20BEEPBU1BEEPBQ1 8550BR1 4K7VCCBDSR1 4K7LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LEDL12345678MP2P112345678MP4P312345678MP3P212345678MP1P0

13、P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37P00P01P02P03P04P05P06P07K1SW-PB4P32P3D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8DS18B20DS24K7x8LVCCEEPROMA01A12A23VSS4SDA5SCL6WP7VDD8EU124C08EVCCER1 4K7ER2 4K7EEC1104EVCCGND12 34 56 78JP2HEADER 4X2DS1BEEPBEEP DS1 VCC VCCTVCC EVCCVCCP30P20P21P22 P23

14、 P24P25 P26D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8图 3 音响电路单片机课程设计4 （3）按键控制电路在一些按键控制电路中 , 人机接口通常是 LED显示器和小型按键。 常见的工作方式有两种 : 一是直接使用系统中的CPU对显示器进行动态显示和键盘检测；二是专用的显示、键盘芯片。但这两种方式存在着不能及时响应、价格较高等缺点。 介绍了一种性价比高的显示/ 键盘电路的结构及工作原理。以ATMEL89S51 系列单片机为核心构成的显示/键盘电路 , 它具有功能强、价格低廉等特点。按键可直接连接到AT89S51的 P1口，这样其电路结构最为简单， 工作时可使用中断方式， 但使用 A

15、T89S51在不用扫描方式时最多只可以有8 个按键，此次设计抢答器利用P1.0P1.3 作为输入，由四个按键来控制单片机中的发光二极管即 P2.4P2.7 端口，当在 P1.0 的按键按下则对应的P1.4 发光二极管亮，当在 P1.1 端口的按键按下则对应的P1.5 的发光二极管亮； 依次如此。K11SW-PB4K12SW-PB4K13SW-PB4K14SW-PB4K21SW-PB4K22SW-PB4K23SW-PB4K24SW-PB4K31SW-PB4K32SW-PB4K33SW-PB4K34SW-PB4K41SW-PB4K42SW-PB4K43SW-PB4K44SW-PB4OSC32 IN

16、TBATRST5I/O6CLK7CC18TX132KKEYK123DSU1DS18B20BU1BEEPDSR1 4K7K1SW-PB4K2SW-PB4K3SW-PB4K4SW-PB4P32P33P34P351KDS18B20DSGNDEVCCER1 4K7ER2 4K7GNDDS1VCCP30P31P32P33P34P35P36P37P22 P23 P24P25 P26123IU1IR 38KP32IR1 100VCCIR38K1 2JP3CON2IR38K图 4 按键控制电路4. 抢答器的软件系统设计。（1）数码显示软件设计单片机课程设计5 图 5 数码显示软件流程（2）音频输出软件设计图 6 音频输出软件流程开始输出音频脉冲低电平延时输出音频脉冲高电平延时子程序入口初始化查看取段码段码送驱动显示位码送译码器选通低位数码管数字是否显示亮关显示返回显 示 缓 冲 区 左 移单片机课程设计6 （3）抢答器流程图图 7 抢答器流程图（4）外部中断程序流程图 8 外部中断流程图初始化部分K1=0？N 启动中断等待选手抢答有选手抢答？Y N 中断停止，数码管显示选手标号，蜂鸣器响1