四路无线抢答器论文

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1、本科生毕业设计本科生毕业设计 题题 目目 基于单片机的四路无线抢答器 姓姓 名名 李保玲 学号学号 029410300199 院院 系系 工程技术学院 专专 业业 电子工程 指导教师指导教师 陈万平 赵庆伟 职称职称 教授 助教 2011年 11月 01日 青岛黄海学院教务处制 1 目 录 摘要.1 关键词.1 Abstract.1 Key words.1 1.引言.2 2.方案和选择.2 2.1 抢答器显示模块的选择.2 2.2 控制器模块的选择. 2 2.3 电源方案的选择.3 2.4 实现方法.3 2.5 模块的最终方案.3 3.硬件设计方案.3 3.1 系统整体方案的设计.3 3.2

2、AT89S52 单片机介绍4 33 基于 AT89S52 单片机四路无线抢答器的硬件设计. .6 3.3.1 系统硬件组成6 3.3.2 复位电路设计.6 3.3.3 外部晶振时钟电路设计.7 3.3.4 PT2262 PT2267 编解码集成电路简介.7 3.3.5 显示模块电路设计12 3.3.6 蜂鸣器报警电路设计.12 4 抢答器的软件设计.13 4.1 数码显示软件设计.13 4.2 定时器中断软件设计.13 5 软件的调试.14 5.1 电路模块调试14 5.2 软件调试的基本方法.14 5.3 软件调试问题分析.14 致谢.15 参考文献.16 附件 1:硬件原理图17 附件 2

3、：源程序代码. .18 0 基于单片机的四路无线抢答器基于单片机的四路无线抢答器 电子工程学生电子工程学生 李保玲李保玲 指导老师指导老师 陈万平陈万平 赵庆伟赵庆伟 【摘 要】电子智能抢答器在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须 要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。 利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微 秒，也可分辨出哪组优先答题。本设计使用 AT89S52 单片机来设计智能抢答器，组数 可以在八组以内任意使用。并且具有倒计时和报警功能。利用 AT89S52 单片机对信号 进行锁存、显示等功能。分别从硬

4、件和软件两方面阐述了该控制系统的设计方法,并经 过调试和运行使该系统达到预期目标,具有反应快、功能齐全、实用性强的特点。 关键词：AT89S52 显示 Answer based on single-chip smart system Stiduent majoring in Electronic Engineering LiBaoLing Tutor Chenwanping ZhaoQingWei Abstract：E-Smart Answer Answer points in the process, in order to know which group or which ones fi

5、rst answer, it is necessary to design a system to accomplish this task. If the Answer, by relying on the visual is very difficult to determine which group to answer. The use of single-chip microcomputer system designed to Answer, and for bringing the above to resolve this problem, even if the time d

6、ifference between the two groups of Answer a few microseconds, but also tell which set of priority questions. The single-chip design AT89S52 Answer intelligent design, and group number can be less than the arbitrary use of eight groups. And has a countdown and time settings and alarm function. The u

7、se of single-chip AT89S52 latch signals, indicating functions. Hardware and software from both sides of the control system design method, and after commissioning and operation of the system to achieve the desired goal, with a quick, functional and practical features. Key words: AT89S52 show Answer 1

8、 1 引言 随着微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、 微机应用技术的发展，使单片微型计算机也得到迅速的发展，单片机微型计算机是微 型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机， 特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 单片机（单片微型计算机）的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域，它起 到了越来越重要的作用。单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器 和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台 计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用 的计算机。它作为嵌入式

9、控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子 线路。同时楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用 奠定了坚实的基础。 系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能， 将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路 图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计 中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计， 包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件 进行调试、测试，达到所需功能要求。 在系统设计中设计方法的选用是系统设计能

10、否成功的关键。硬件电路是采用结构 化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的 选择用于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性 能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器 件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计 目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用 52 系列 单片机，采用 C 语言编写程序。系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个 功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。 2 方案选择和论证 2.1 抢答

11、器显示模块的选择 显示模块主要是显示抢答的时间。我考虑有以下两种显示方案。 方案 1：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组别的数字，信息量比较少， 且由于液晶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 2：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

12、）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，程序编译容易，资源占用较少。 根据以上的论述，采用方案二。 2.2 控制器模块 控制器主要用于各模块控制显示、抢答、音乐等。控制器的选择有以下两种方案。 方案 1：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 2 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制核心。但由 于本设计对数据处理的速度要求不高，

13、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 2：采用 ATMEL 公司的 AT89S52 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。 基于以上分析拟订方案二。 2.3 电源方案的选择 系统需要多个电源，AT89S52 使用 4.5V 稳压电源，二联数码管供电电压为 5V。给 出以下两个方案。 方案 1：采用升压型稳压电路。

14、用两片 MC34063 芯片分别将 3V 的电池电压进行直 流崭波调压，得到 4.5V 稳压输出。只需使用两节电池，既节省了电池，又减小系统体 积重量但该电路供电电流小，供电时间短，无法使相对庞大的系统稳定运作。 方案 2：由于所做的设计不需要很高的精度要求，结合这个电源分析只要给系统 4.5V 的电压基本能输出显示和运用抢答，故只需利用三节 1.5V 的电池便可使整个电路 工作。该方法方便简单，节省材料。 综上所述，选择方案二。 2.4 实现方法 方案 1：数字逻辑电路方式 这种方案一般采用 74 系列芯片来实现，需要包括编码、时序控制、译码、显示 等子模块。当要实现的功能比较单一的时候，电

15、路比较简单，如要实现较复杂的功 能，则电路会变得很复杂。这种方案的优点是成本很低。 方案 2：单片机有线方式 这种方案以单片机为核心控制器件，加上输入按钮、LED 显示灯、数码管显示等 外围设备组成。一般电路比较简单，容易实现较为复杂的功能，价格也相对较高。 它的主要缺点是，在实际应用的时候，布线比较复杂，而且场地也会因此而受到限 制。 方案 3：单片机无线方式 这种方案与方案二不同之处在于，它增加了无线发射模块和接受模块。因而它 的成本会更高一点。但是它的优点也是很明显的：在比赛过程中无需布线，减少了 对比赛空间的限制，加大了抢答者与主持人之间的距离限制。 综上所述，选择方案三。 2.5 模

16、块的最终方案 主控制器模块：采用 AT89S52 单片机控制，采用无线模块设计。 抢答器显示模块：数码管显示。 电源方案的选择：采用 3 节 1.5V 电池供电。 3 硬件电路设计 3.1 系统整体方案的设计 本设计使用到的元器件包括：AT89S52 芯片、数码 LED 显示器 a. 抢答器同时供 4 名选手或 4 个代表队比赛，分别用 4 个按钮 A、B、C、D 表示。 3 b. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在 LED 数码管 上显示（A 对应 1、B 对应 2、C 对应 3、D 对应 4） ，同时蜂鸣器发出报警声响提示。选 手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到系统复位为止。 c. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如 30 秒）,定时器进 行减计时。 d. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选 手的编号。 e. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止