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1、济南大学毕业设计 摘 要在抢答比赛中，利用抢答器可以轻易分辨出某个人或代表队首先获得答题权。本设计采用STC89C52单片机设计抢答器系统。电路要求设置有8个键盘，但是考虑到系统的可拓展性，本设计采取矩阵键盘从而设置16个键盘，可以供16名选手参加比赛。主持人按下开始按钮，则开始抢答，并显示抢答时限；若有人按下自己抢答键，则在数码管上显示对应编号和抢答剩余时间，抢答剩余时间低于5秒时会报警提示，剩余时间为0秒时，若无人抢答，本次抢答无效；有人抢答情况下，主持人读完题目后按下开始作答按钮，则显示作答时间，作答时间低于5秒，会报警提示。关键词：可拓展性；STC89C52单片机；矩阵键盘 ABSTR
2、ACTIn a quiz, the responder can easily distinguish which group achieve the first answer right. The subject applies the STC89C52 MCU to design the responder system. The circuit set 8 keyboards. But taking into account the scalability of the system, this design take the matrix keyboard to set the 16 k
3、eyboards, so the circuit can be used for 16 players to participate in the competition. The responder will work when a host press the start button, and show answer time limit; if you press your answer key, the digital tube will show the corresponding number and the remaining time; and the circuit wil
4、l alarm when the remaining time less than 5 seconds; if nobody answer the question when the remaining time is 0 seconds, the answer is invalid. The moderator will press the button after reading the question if someone answer a question, then the circuit display response time after pressing the butto
5、n .In addition, the circuit will alarm when the time of the answer less than 5 seconds.Key words：Scalability; STC89C52 single chip microcomputer; Matrix keyboard目 录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1 设计背景及意义11.2 设计要求11.3 设计内容21.4 设计内容的扩展22 系统概述32.1 系统的主要功能32.2 系统工作状态32.3 单片机STC89C52功能简介43 硬件电路设计73.1 Proteus软件介绍7
6、3.2 单片机最小系统设计73.3 按键输入电路设计93.4 显示电路设计113.5 报警电路设计153.6 电源电路设计153.7 下载器电路163.8 总体电路设计173.9 实物电路制作174 软件设计194.1 Keil C51软件简介194.2 主程序系统结构194.3 程序流程图204.4 程序设计21结 论29参 考 文 献30致 谢31- 31 -1 前言1.1 设计背景及意义随着科技的飞速发展，单片机已经渗透到我们生活的各个领域，几乎在每个领域都能找到单片机的影子。上至军用航空导弹导航系统下至生活中使用的电子表等用品，都离不开单片机应用。单片机产生于20世纪70年代末，大致经
7、历了三个阶段。单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，微控制器（Micro Controller Unit）阶段，SoC单片机(System On Chip)阶段。著名的单片机生产企业有Atmel、STC、飞利浦、Intel、Philips等公司。1单片机出现方便了人们的生活，所以单片机的使用也使抢答器的电路更加简便和实用。抢答器的运用虽然很广泛，但是，传统的抢答器具有以下的问题亟待解决：有的传统抢答器由数字电路组成，在使用现场会有多名选手或代表团参加比赛，所以会造成布线繁琐等麻烦，现场不美观等问题；由于传统抢答器由电子元器件集成制作而成，所以就会造成可靠性低
8、，元器件集成工艺复杂，花费比较高等麻烦：由与传统的抢答器由数字电路构成，所以可能造成抢答时控制不精确，功能单一等缺陷。2所以，为了改进传统抢答器的各种缺点，本课题采用STC89C52单片机设计抢答器系统。采用单片机设计抢答器，不仅可以避免布线复杂，集成工艺复杂等问题，还可以减小误差，降低开支，充分利用现有资源。使得抢答器工作效率高，反应灵敏。采用单片机设计的抢答器可以简单的实现拓展功能，可以扩至16路。而且单片机具有方便、低功耗、抗干扰性强等特点，使得本设计具有更强的实用价值。通过本次毕业设计，我们应该熟悉单片机的基本结构，将理论所学知识运用到实际中来，能熟练运用Proteus仿真软件，和Ke
9、il51编程软件。从而提高自身的编程能力以及解决问题的能力。 1.2 设计要求利用单片机使用方便、低功耗、抗干扰性强、可靠性高等特点，设计一个8路智能抢答器。1、 以单片机为核心处理器，实现一个智能抢答器，要求同时供8名选手或8个代表队参加比赛。2、 同时要设置一个用于控制整个电路的开关，用来控制整个抢答器系统的清零、开始抢答及定时器预置等。3、 抢答器具有锁存抢答选手编号和显示功能，抢答正式开始后，若有参赛选手或代表队按下自己按钮，锁存并显示选手编号，并禁止其他选手抢答。1.3 设计内容利用单片机实现8路智能抢答器功能。先在Proteus软件上画出系统的各部分硬件电路设计框图，并且在Keil
10、软件上完成对应的软件程序设计，实现系统的主要功能。硬件设计内容主要包括：复位电路，晶振电路，矩阵键盘输入，LED显示模块，报警电路部分。软件设计内容主要包括：键盘扫描，编码显示，抢答选手扫描，中断程序控制，定时器的使用。抢答器要求可同时供8名选手或8个代表队参加抢答比赛。此外，设置一个控制开关，用来控制系统的清零、抢答开始及定时器的预置等。抢答器具有数据锁存和显示功能。1.4 设计内容的扩展 设计题目要求设计基于单片机的8路抢答器，但是在实际运用过程中，参赛的选手或者代表队往往多于8路，所以8路抢答往往不够用。本次设计为了更好的适应实际要求，在设计过程中对电路做了扩展，将基于单片机的8路抢答器
11、扩展设计成16路抢答器。在下文中，所有设计都是按照16路抢答器要求来完成的。2 系统概述2.1 系统的主要功能 本系统运用单片机来实现抢答器设计，主要包括一下几个模块：复位电路，晶振电路，矩阵键盘输入，LED显示模块，报警电路。STC89C52单片机复位电路开始按钮抢答按键时钟电路四位一体共阴数码管显示报警电路图2.1系统主要功能2.2 系统工作状态将16位选手编号1-16，接通电源后，主持人按下开始键则开始抢答，16位选手在规定时间内抢答，当有选手按键抢答时，在屏幕上显示选手号码且显示剩余时间，并禁止其他选手抢答；此时，主持人读完题目按下开始答题按钮则开始答题，选手要在规定时间内完成作答，若
12、答题时间快到时会报警。当无选手抢答时，剩余抢答时间小于5秒时会通过闪亮小灯响起蜂鸣器来报警，如果抢答时间耗尽还没有选手按下抢答键，则此轮抢答无效。主持人按下复位按钮则抢答重新开始。按下开始按键显示抢答时间允许抢答显示抢答选手号码和剩余抢答时间本次抢答无效开始答题，限制答题时间，予以倒计时抢答时间未到有人抢答抢答时间到无人抢答答题完成，系统清零，准备下次抢答按下答题键图2.2系统工作状态2.3 单片机STC89C52功能简介本次毕业设计采用的是STC89C52型号的单片机，也是16路抢答器电路的核心处理器。STC89C52是由宏晶公司生产的一种8位微型处理器，具有8k可编程的只读Flash存储器
13、。巨有低功耗、低电压、低价格和高性能的特点。在当今科技发展飞速的时期，STC89C52单片机的使用越来越广泛。STC89C52是STC89C51的升级产品，与STC89C51比较多了以下功能：STC89C52具有3个定时器/计数器，STC89C51只有2个定时器/计数器；STC89C52具有8KB的Flash存储器，而STC89C51具有4KB的Flash存储器。STC89C52单片机内部主要有以下部件组成：8KB Flash存储器，512B数据存储器，32条I/O口线，3个定时器/计时器，看门狗定时电路，内置4KB的EEPROM，用于多处理机通信、I/O扩展或全双工UART的串行口；一个具有
14、8个中断源、4个优先级的中断嵌套结构。如下图2.3是STC89C52的管脚示意图：图2.3 STC89C52的管脚示意图STC89C52各个管脚的功能：（1） 电源与晶振Vcc接+5V电压，GND接地。XTAL1接外部晶体振荡器的一个引脚。在单片机内部，他是一个反相放大器的输入端，此反相放大器构成了片内振荡器。XTAL2接外部晶体振荡器的另一个引脚。在单片机内部，他是一个反相放大器的输出端，输入到内部时钟发生器。（2） I/O：P0、P1、P2、P3共4个I/O口，32根P0：8位、漏极开路的双向I/O口，不含内部上拉电阻。P1：8位、准双向I/O口，内部含有上拉电阻。P2：8位、准双向I/O
15、口，内部含有上拉电阻。P3：8位、准双向I/O口，内部含有上拉电阻。（3） 控制线：共4根RST-复位输入信号，高电平有效。在振荡器工作时，在RST上作用两个机器周期以上的高电平，便可实现复位操作。EA/Vpp-片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。当EA接地。单片机只执行片外存储器中的程序；当EA接Vcc时， CPU首先执行片内程序存储器中的程序，然后自动转向执行片外程序存储器中的程序。如果程序锁定位LB1被编程，那么EA值将在复位时由片内锁存。在与Flash并行编程/校验期时。该引脚施加12V的编程电压Vpp。ALE/PROG-地址锁存允许信号输出。在CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器时，ALE提供一个地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外存储器中。在与Flash并行编程/校验期间，该引脚也是编程负脉冲的输入端。在正常操作状态下，该
