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1、 华侨大学厦门工学院 单片机控制系统 课程设计报告题 目 ：智能抢答器 专业、班级：12级通信2班 学生姓名： 高明山 学 号： 1202302007 指导教师： 罗洪叶 分 数 : 课 程 设 计 任 务 书设计题目 智能抢答器 学生姓名高明山所在院系电子信息工程系专业、年级、班12级通信2班 设计要求：利用单片机设计实现一个八路智能抢答器，每一路抢答信号均由某一个或一组选手控制。其中只要有一路信号抢答成功，则可以发出声音并显示其组号，同时，其它各路选手不能抢答。 设计步骤：1、 根据设计要求画出原理图以及写出向对应的单片机程序。2、 用Protues进行仿真测试，直至仿真结果成功并确定合适
2、的电路器件。3、 采购器件根据原理图焊接电路。4、 焊接完毕后，将单片机程序烧录到单片机中。5、 进行电路调试，直至成功实现设计要求功能。参考文献阅读：1童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006. 2康华光.电子技术基础.数字部分.北京：高等教育出版社，20063张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20084邱关源等.电路.北京：高等教育出版社，2006课设进度安排：第一周，完成原理图及程序。第二周，进行仿真测试并确定合适器件。第三周，采购期间，焊接电路。第四周，烧录程序，调试电路第五周，根据设计写出论文。任务下达日期： 2015 年 6 月
3、3 日任务完成日期： 2015年 7 月3日指导教师（签名）： 学生（签名）： 目录一、设计任务要求 1 (1)设计任务 1 (2)设计要求 1 (3)发挥部分 12、 设计方案选取与实现 1 （1）STC89C51单片机介绍 2 （2）系统控制模块的选取与实现 3 （3）其他电路模块的选取与实现 3 （4）最终方案的确定 43、 仿真结果分析 4 （1）仿真结果图 5 （2）单片机程序（部分） 7 （3）分析 9 （4）总结 9四、心得体会 10 致谢 11 参考文献 12 附录一 13 课程设计成绩评定表 231、 设计任务要求 （1）、任务要求利用单片机设计实现一个八路智能抢答器，每一路
4、抢答信号均由某一个或一组选手控制。其中只要有一路信号抢答成功，则可以发出闪烁并显示其组号，同时，其它各路选手不能抢答。 （2）、设计要求 系统硬件设计：根据任务要求，完成单片机最小系统及其扩展设计，组成功能完整的系统； 系统软件设计：根据实际抢答器功能，完成控制软件的编写与调试； 系统功能要求： 合法抢答及指示功能：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20s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并显示其号数。同时只有第一个抢答的选手有效。抢答的倒数时间到小于5s会每秒响下提示音。 非法抢答报警功能：在抢答开始前，即主持人未按“抢答开始”键，如有选手按下抢答按键，抢答犯规，
5、此时，系统应能显示非法抢答者的按键号，同时指示报警（LED闪光指示或声音指示），直到主持人按下“抢答开始”键。 （3）、发挥部分 可以调整抢答的时间，如按下抢答时间调节键，此时会显示现在设定的抢答时间，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。 可以调整答题时间。如按下答题时间调节键，此时会显示现在设定的答题时间，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。2、 设计方案选取与实现 （1）、STC89C51单片机介绍主要性能: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
6、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 。功能特性描述：STC89C51是一种低功耗、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 和在线系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高
7、灵活、超有效的解决方案。 STC89C51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，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C51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。 STC89C51单片机引脚图如下： STC89C51单片机引脚图 (2)、系统控制模块的选取与实现 方案
8、一：八路抢答器各部分采用中小规模集成数字电路，则在显示器上显示该组的号码，同时电路将其他各组按键电路，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号，按键封锁，使其不起作用。回答完问题后，由主持人将所有按键重新触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，可以有按键恢复，重新开始下一轮抢答。该电路包括输入开 熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能，开关、声光显示、判别组控制以及组号锁存等部分。 但是由于抢答器功能要求较高，所以电路连接集成电路相对而言工作原理比较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比较烦琐， 接通电源后，选手在定时时间内抢答时，抢答器使用时不太方便。 方案二：采用STC8
9、9C51单片机作为八路抢答器的控制核。单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可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，使其在各个领域应用广泛。在本次课程设计中，当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答。抢答器可以完成运算制控、信号识别以及显示功能，每次抢答必须由主持人再次操作“复位”键才能再次开始抢答。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来抢答方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，主要电路的设计便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能非常方便地对系统进行功能的扩张和更改性。通过方案比较及其选用依据，显然方案二比方案一简单，不但从性能上优于方案一，
10、而且在使用上功能的实现上都较方案一简洁，并且由于单片机具有优复位电路的设计， 以及高集成电路性，使其工作速度更快、效率更高。此外STC89C51单片机采用12Mhz的晶振，提高了信号的测量精度。而方案一采用了中小规模集成电路，因为其复杂的电路，可能会产生一些时延以及电路接触问题。因此选择方案二作为本次课程设计的核心控制设计方案。 （3）、其他电路模块的选取与实现 显示模块 方案一：使用液晶显示屏。液晶显示屏具有轻薄短小，低耗电量，无辐射危险，平面直角显示以及影响稳定不闪烁等优势，可视面积大，解析度清，重量轻。但是成本比较高，易受静电影响，造成芯片烧坏，编程工作量大，控制器资源占用较多。 方案二
11、：使用四位七段数码管。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，对外部环境要求低，易于维护，同时精度高，操作简单。而且由于采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用小。 因此选择方案二。 开关模块 方案一：使用拨动开关。拨动开关可靠性高，抗互相干扰以及可延时。但是操作比较不灵活，实时性低。 方案二：使用按键开关。按键开关使用广泛，实时性高，较拨动开关灵活性高，易于操作。由于本次设计按键功能主要为抢答，因此按键开关在本次设计中实用性高。 因此选择方案二。 提示模块方案一：选择蜂鸣器做抢答提示方式。蜂鸣器能发出声音便于提示，但是所需功率较大，单片机外接电路需进行声音调试。方案二：选择发光二极管（LED）作为提示方式，发光二极管所需功率小，易于达到要求，而且成本较蜂鸣器低，外接电路容易满足条件，节省调试时间。 因此选着方案二。
