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1、PCB图，仿真 语言程序 原理图等全套设计，联系 153893706课程设计说明书课 程 名 称: 微机原理及应用课程设计 课 程 代 码: 题 目: 基于单片机的八路智能抢答器 年级/专业/班: 2009级/车辆工程/汽电（3）班 学 生 姓 名: 学 号: 开 始 时 间: 2012 年 07 月 02 日完 成 时 间: 2012 年 07 月 06 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）总 分（100）指导教师签名： 年 月 日目 录摘 要21 引 言31.1 问题的提出31.2任务与分析32 系统
2、方案设计32.1 系统设计方案32.2 系统总体框图43 系统硬件电路设计43.1 AT89S51单片机43.2 74LS373锁存器64 系统软件设计74.1 proteus软件环境介绍74.2 Protel软件环境介绍84.3系统软件分析84.3.1 抢答器显示模块选择84.3.2控制器选择94.3.3 键盘选择104.3.4时钟频率电路的设计104.3.5复位电路的设计114.3.6 报警电路114.4 程序流程图124.4.1主程序流程图：124.4.2 中断流程图：124.4.3 抢答时间调整流程图135 系统调试过程1451 绘制protel原理图1452 ERC电气规则检查145
3、3 生成PCB图1554 protues调试15结 论16致 谢17参考文献18附C语言程序：19 摘 要随着科学技术的发展和普及，各种各样的竞赛越来越多，其中抢答器的作用也越来越重要。本文设计出以AT89C51单片机为核心的八路抢答器，采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想,它能根据不同的抢答输入信号，经过单片机的控制处理并产生不同的与输入信号相对应的输出信号，最后通过LED数码管显示相应的路数，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出是哪组优先按下的按键，充分利用了单片机系统结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。本设计是以抢答为出发点。考虑到依需设定限时回
4、答的功能，利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效。【关键词】抢答器 单片机 LED数码显示管 定时器/计数器 扬声器。1 引 言 1.1 问题的提出 而随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势。本设计就是基于单片机设计抢答系统，通过串口通信
5、动态传输数据，使抢答系统有了更多更完善的功能。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”，使其在传统的抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。现如今电视节目日益丰富其中的竞赛环节也越来越多，其中智力抢答器是不可或缺的器材。在本学期学习了单片机这门课之后，我们小组成员觉得可以试着自己来实现抢答器的功能，令它能准确、公正、直观地判断出第一抢答者，并通过抢答器的数码管显示和蜂鸣器报警指出抢答组别。我们最终做出一种数字式抢答器的设计方案,通过Proteus设计完成,利用KEIL软件编辑程序，仿真验证,适用于多种竞赛场合。本设计基于单片机技术原理，以单片机
6、芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个多功能数字时钟系统。该时钟系统主要由时钟模块、数码管显示模块、键盘控制模块以及信号提示模块组成。系统具有简单清晰的操作界面，可随时进行时间调整。同时，该时钟系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性。由于系统所用元器件较少，单片机所被占用的I/O口不多，因此系统具有一定的可扩展性。1.2任务与分析 此次设计提出了用AT89S51单片机为核心控制元件首先，在Protel软件环境中进行硬件电路图的设计。然后在AT89S51软件环境中进行系统的软件编程，并进行程序源文件的编译和调试，最后生成.hex文件。此.
7、hex文件是硬件电路运行实现的源代码来源。把.hex文件加载到AT89C51单片机芯片，然后在Proteus软件环境中运行硬件电路，能实现抢答倒计时、信号锁存的功能。具体任务：1. 抢答器可同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按键S1S8进行抢答。2. 具有清零和非法抢答控制功能，并由主持人操纵，避免选手在主持人按“开始”前提前抢答，违反规则 。3. 当主持人启动“开始抢答键”后，定时器进行减计时，在20S内无人抢答表示所有参赛选手或参赛队对本题弃权，抢答时间耗尽后禁止抢答。4. 倒计时5S时，如果仍无人抢答，则系统每1S报警一次,用以提示参赛选手。5. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手
8、按下按键，锁存相应选手的参赛号码，并在LED数码管上显示。选手抢答实行优先锁存，其他按键者将不能响应，以便公平地选择第一个抢答者。6. 倒计时期间，如果主持人想终止倒计时，可以按下“停止”按键，系统会自动进入准备状态。2 系统方案设计2.1 系统设计方案总体方框图如图1所示。工作原理：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关拨到”开始状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余
9、时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除或者开始状态开关。2.2 系统总体框图按键电路复位电路时钟电路P1.0AT89C51单片机LED显示电路74HC373芯片报警电路时钟芯片图2-1 系统总体框图3 系统硬件电路设计3.1 AT89S51单片机AT89S51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大。A
10、T89S51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。图3-1为AT89S51单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数振荡器和时序OSC程序存储器4 KB ROM数据存储器256 B RAM/SFR定时器/计数器 2 16 AT89S51CPU64 KB总线 扩展控制器可编程 I/O可编程全双工串行口内中断器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。图 3-1 单片机结构框图单片机管脚说明:图 3-2 AT89S51单片机管脚图ATMEL公司的AT89S51
11、是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89S51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0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FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O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，
12、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FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号
13、。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INT0（外部中断0）P3.3 INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。ALE/：当访问外部存储器
14、时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。PSEN：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/VP：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，将内部锁定为RESET；当端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件，应不接。3.2 74LS373锁存器74LS373是八D锁存器(3S,锁存允许输入有回环特性) ，常应用在地址锁存及输出口的扩展中。简要说明:SN74LS373, SN74LS374 常用的8d锁存器,常用作地址锁存和i/o输出. 可以用74hc373代换. 74LS373是
