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1、基于 51 单片机八路抢答器计课程设计设计题目：设计题目： 八路抢答器八路抢答器 学院系别：学院系别： 电气工程学院电气工程学院 班班 级级： 电气电气 1001 设计学生：设计学生： xxxx 指导老师：指导老师： xxx 设计时间：设计时间： 2012 年年 6 月月 4 日日-6 月月 10 日日 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
2、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 方案的概述.11.1 设计内容及要求 .11.1.1 设计内容.11.1.2 设计要求.11.2 设计方框图 .21.3 抢答器的程序流程 .3二 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
3、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 抢答器电路原图及仿真.203.1 抢答器原理图.203.2 仿真软件介绍.213.3 仿真测试效果.22设计总结.25参考文献.26附录一.27附录二.38九江职业技术学院课程设计1一 方案的概述1.1 设计内容及要求1.1.1 设计内容设计内容1 设计一个智力竞赛抢答器，可同时供 8 名选手或 8 个代表队参加比赛，他们的编号分别是 1、2
4、、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是 S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。2 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。3 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在 LED 数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。4 用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图和总体逻辑框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以及写出
5、设计总结报告1.1.2 设计要求设计要求1、如果想调节抢答时间或答题时间,按“抢答时间调节“键或“答题时间调节“ 键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如想加一秒按一下“加 1s“键,如果想减一秒按一下“-1s“键，时间 LED 上会显示改变后的时间，调整范围为 0s99s, 0s 时再减 1s 会跳到 99，99s 时再加 1s 会变到 0s。 2、主持人按“抢答开始“键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设 30s抢答时间） ，如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设 60s 抢答时间） ，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数
6、时间到小于 5s 会每秒响一下提示音。 3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按“停止“按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按“抢答开始“进入下次抢答计时。 九江职业技术学院课程设计24、如果主持人未按“抢答开始“键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED 上不断闪烁 FF 和犯规号数并响个不停，直到按下“停止“ 键为止。 5、P3.0 为开始抢答，P3.1 为停止，p1.0-p1.7 为八路抢答输入 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 抢答时间调整整，P3.3 回答时间调整，P3.4 为时间加 1 调整，P3.5 为时间减 1 调整。6
7、、当参赛选手在回答问题时要求使用锦囊，则主持人按下抢答开始键，计时重新开始。1.2 设计方框图如图（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，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
8、的。根据相应的设计要求，对本设计可作如下分析：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 模块九江职业技术学院课程设计31、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，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，
9、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）的流程平时正常工作时，程序的流程图绘制如图 1-2：对工作流程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
10、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九江职业技术学院课程设计45S 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。九江职业技术学院课程设计5图 1-2 工作流程图（2）外部中断 0（抢答时间调整）流程外部中断 0（抢答时间调
11、整）的流程图见图 1-3：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NY九江职业技术学院课程设计6图 1-3 INT0 流程图一旦因 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
