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1、单片机的数字抢答器设计 系 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师: 完成日期： 摘要数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。单片机体积小价格低，应用方便,稳定可靠。单片机将很多任务交给了软件编程去实现,大大简化了外围硬件电路，使外围电路的实现简单方便。单片机系统的硬件结构给予了抢答系统“身躯”,而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”，使其在
2、传统的抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答,抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上,体现了公平公正的原则。关键字： 抢答电路 定时电路报警电路 目录第一章 数字抢答器的概述及制作要求- -1.1数字抢答器的概述 6-1.2 设计任务与要求- -第二章单片机芯片的选择及抢答器方案-9 -2.1 单片机芯片的选择- -.2模块性能分析- 13 -第三章 硬件电路设计- 15 3.1 总体设计-15 -3.外部振荡电路- 13 复位电路的设计
3、- 1-第四章 系统软件设计- 19 -4 抢答器流程图- 94.2主程序-21 -43 中断程序 24-第五章 产品的样品- -结束语 -参考文献- 29-引言:单片机的发展史单片机诞生于20世纪7年代末，经历了SM、C、SoC三大阶段。 1.SC即单片微型计算机(Sile Chip Mcrocompte)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌式系统独立发展道路上，Intl公司功不可没。 .CU即微控制器(io Contrller Un）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求
4、的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，tel逐渐淡出MU的发展也有其客观因素。在发展MU方面,最著名的厂家当数Phils公司。Philip公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Phips的历史功绩。 3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MC阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了So化趋势。随着微电子技术、IC设计、EA工
5、具的发展,基于SC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。 单片机的发展单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广,发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。 第一章数字抢答器的概述及制作要求1.1 数字抢答器的概述对于抢答器我们大家来说都不陌生，它是用于很多竞赛场合，真正实现先抢先答，让最先抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。2 设计任务与要求基本要求：1. 给主持人设置一个开关,用来控制系统
6、的清零(编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。2. 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答器按钮，编号立即锁存，并在LED数码上显示选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。发挥部分：1. 抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30秒）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示,同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间秒左右。2. 参加选手在设定的时间内抢答,抢答有效,定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。3. 如果定时抢答的时间已到,却没有选手
7、抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器上显示0。4. 选手如果在主持人按开始键之前违规抢答，系统报警，ED显示违规选手号码和FF，直到主持人按下停止键。绪论1. 单片机抢答器的背景二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑,通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个
8、装置中，起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,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”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。在知识竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中,为了更确切的知道哪一组或哪一位选手先抢答到题，必须要有一个系统来完成这个任务。若在抢答中，只靠人的视觉(或者是听觉)是很难判断
9、出哪一组(或哪一个选手)先抢答到题的。利用单片机编程来设计抢答器，可以使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也能轻松的分辨出哪一组（或哪个选手)先抢答到题的。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。1 单片机抢答器的意义本系统采用单片机作为整个控制核心。控制系统的四个模块为：显示模块、存储模块、语音模块、抢答开关模块。该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;用按键来让选手进行抢答，在数码管上显示哪一组先答题的，从而实现整个抢答过程。在知识比赛中,特别是做抢答题目的时候， 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
10、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。本文主要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895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。1.3 抢答器的应用随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞
11、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，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构。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。传统普通抢答器主要存在以下缺陷：(一)、在一次抢答过程中,当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号,而对没有违规的有效抢答信号不能进行处理,因而使该次抢答过程变为无效。（二）、当有多个违规抢答时,普通抢答器或采用优先编码电路选择其中
12、一个，或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定。各路抢答信号的“竞争”能力也被固定,因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。(三)、当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个而出现“漏洞”。第二章 单片机芯片的选择及抢答器方案2.1单片机芯片的选择单片机选用的是Atm公司推出的AT8S52,它是一种低功效、高性能CMOS位微控制器，具有8K在系统可编程lah存储器。使用Atmel公司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。在单芯片上拥有灵巧的位CU和在线系统可编程la，使得AT8952具有以下标准功能
13、:8K字节lah,26字节RAM，3位I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。空闲模式下,CU停止工作,允许RM、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。而且,它还具有一个看门狗(WDT)定时计数器。如果程序没有正常工作,就会强制整个系统复位,还可以在程序陷入死循环的时候,让单片机复位而不用整个系统断电,从而保护你的硬件电路。T8S52有4个引脚，2个外部双向输入/输出(I/）端口，同时内含2个外中端口，2个位可编程定时计数器,2
14、个全双工串行通信口，片上lash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。其将通用的微处理器和las存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flas存储器可有效地降低开发成本。.1.单片机管脚说明 （1）Vc：供电电压。（)GN：接地。(3）P口：P9口为一个8位漏级开路双向/O口,每脚可吸收8TL门流。当P1口的管脚第一次写时,被定义为高阻输入。P能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据地址的第八位。在Flash编程时,P0口作为原码输入口，当lash进行校验时，P输出原码,此时P0外部必须被拉高。（4）P口：1口是一个内部提供的上拉电阻的8位双向I/口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高,可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故,。在Fah编程和校验时，1作为第八位地址接收。（5）P
