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1、单片机课程设计报告 题目三 多路抢答器的设计 题目： 多路抢答器的设计 专业： 电气工程及其自动化 班级： 电气 081 学号： 学生姓名： 指导教师： 2010 年 秋季 学期起止时间：2010年12月27日至2011年1月7日平时（10%）任务完成（30%）答辩（30%）课设报告（30%）总评成绩目录目 录 1前 言 2摘 要 2设计任务 3第一章系统概述与原理方框图 51.1计算机电子技术发展概述与系统问题的提出51.2 方案的选择及设计思路与原理方框图5第二章 系统硬件设计 72.1 中央控制器- AT89C205172.2六路抢答器系统的外围电路的设计与分析102.3电路图11第三章
2、 系统的软件程序设计123.1程序流程图123.2程序设计13心得总结20参考资料20一，前言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
3、，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”。二，摘要文章首先介绍了系统的设计方案思路与原理图，进而阐明了设计6路抢答器系统的意义。单片机AT8920C51控制芯片及其外围电路，数码显示电路及其周围电路，控制电路，语音电路等，软件部分就
4、针对一些具体模块进行编程。整个系统采用单片机通讯方式，文中还介绍了单片机接口与控制器之间的通讯情况以及该系统的PCB板制作。 关键词：电子；抢答器；单片机； 输入； 编程；调试；All the production. ResponderAbstract: this paper introduced the design ideas and system, and illustrates the principle diagram design 6 road system. Responder AT8920C51 MCU control circuit chip and its peripher
5、als, digital display circuit, control circuit and its surrounding circuit, voice circuits, software for some specific part. The system adopts singlechip communication mode, this paper also introduces microcontroller interface and the controller of the communication between the system and the PCB pro
6、duction.Keywords: electronic, Vies to answer first, SCM, Input, Programming, Debugging, 三，设计任务1， 设计一款6路以上的抢答器；2， 设计一个抢答器控制开关（开始抢答后才允许答题者抢答），供主持人用；3， 数码管显示当前答题者号数；4， 答题开始后，数码管显示倒计时时间。5， 其他功能（创新部分）第1章 系统概述与原理方框图在本章中，我们对四路抢答器的总体设计及其主要的功能特点进行简单的分析，并给出它的特点，实现的功能以及系统的简单操作，以对单片机及其控制系统的了解。第1.1节 计算机电子技术发展的概述
7、与系统问题的提出近年来，计算机技术析迅猛发展，使得计算机在工业，农业，国防科研及日常生活的各个领域显示了日益旺盛的生命力，它已成为各国工业发展水平的主要标志之一，是发展新技术，改造老技术的强有力的武器。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，单片机的发展正朝着CMOS化，低功耗，小体积，大容量，高性能，低价格和外围电路的内装化等几个方面发展。近几年，由于某种原因CHMOS技术的进步，大大地促进了单片机的CMOS化，此种芯片除了低功耗外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态，特别是IIC，API等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。
8、而我们设计出的4路抢答器是一种基于MCS-51智能锁的硬件和软件设计及实现方法，这种电路设计具有按键有效提示,输入错误提示,控制开锁电平,控制报警电路,在线修改功能等多种功能,保密性强,灵活性高,特别适用于家庭!办公室!学生宿舍及宾馆等场所。它具有全集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低价格等优点，是一个值得推广的一种方法。接下来我们就对方案与设计原理方框图进行比较分析。第1.2节 方案的选择及设计思路与原理方框图为了使设计更具有针对性，使用性更强，我对们其进行精心的设计，在设计过程中，我们想到了很多的设计方案。121设计思路设计一个智力竞赛抢答器，可同时供N名选手或者N个代表队参加比赛
9、，他们的编号分别为0,1,2N-1,各用一个抢答器按钮,按钮的编号与选手的编号相对应,分别设为S0,S1SN-1。节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答器的开始。并且抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始手，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示，此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。12.2总体方框图系统的总体方框图如下图所示：图1.1 抢答器系统设计原理图该系统的主要输入抢答输入电路，译码电路，显示电路等，控制电路等电路组成，外围电路少，功能单一，可不用编程来实现。但
10、是其也有很大的缺点，比如不能按到多次，且手动输入的时间不能太长，而且时间也有一点限制。且不能断电，断电后将无法恢复，输入又无法显示，无可观性，因此我们采用以下的方法。利用单片机AT89C2051，它是一种性能优良的集成可编程的单片机，其功能十分的强大，它把CPU、存储器、及I/O集成到一个芯片上，只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的控制系统。这样可以降低设计出来的产品的硬件成本，通过编程快速实现对不同密码值的输出与控制。多路抢答器系统的整个系统从大体来看可以分为键盘抢答输入，系统处理，数字数码管显示，声音的输出以及对电脑的串口通信等。而本设计将分为以下四个部分：键盘输入部分，电源部分，数字
11、显示部分，MCU中央处理部分和串口通信部分。主要的系统电路有：电源电路、复位电路、单片机控制电路、单片机控制输出显示电路，音频控制输出电路，24C02防掉线数据保护电路等。电路分析我们在下一章节中进行分析。该系统的主要特点有： 该产品的互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，外围电路简单易懂，因此相对来说体积小。 该系统能用软件的方式设计硬件，所以用软件方式设计的系统向硬件系统的转换是由有关开发软件自动完成的，易操作。具有具体数字显示的功能。可以从以前的组合设计转向真正的自由设计，所以设计的移植性好，效率高。可适合大规模的现场制作。利用按钮进行输入，输入简单。具有智能报警的功能，当选定之后就马上锁
12、定，并且发出音乐声音。大大提高了抢答器的可靠性。因为整个系统可集成在一个芯片上，因此体积小，功耗低，可靠边性更高。并且非常适合合分工作，团队精神。第二章 系统硬件设计第2.1节 中央控制器- AT89C2051AT89C2051是由美国Atmel 公司生产的至今为止世界上最新型的高性能八位单片机。该芯片采用FLASH存储技术，内部具有2KB字节快闪存存储器，采用DIP封装，是目前在中小系统中应用最为普及的单片机。、AT89C2051的特点AT89C2051具有以下几个特点：AT89C2051与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；、AT89C201的功能描述AT89C2051是一
13、种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。、 AT89C2051引脚功能AT89C51单片机为20引脚芯片如图2.10所示：、口线：P1、P3共2个八位口。 P1口是专门供用户使用的I/O口,是准双向口，其中P1.0和P1.1除作为普通I/O用外，还可作为电压比较器输入端。 P3口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O功能或第二I/O功能。 VCC： 工作电源+5V GND ：电源地。 VPP： 访问外部程序存储器允许信号。 RST：复位信号输入端。 XTAL1：片内振荡器输入端。 XTAL2：片内振荡器输出端。 RXD：串行口输入。 TXD：串行口输出。 ALE：访问片外存储器时，它作为锁存扩展地址低字节的控制信号的输入。控制口线:PSEN(片外选取控制)、ALE(地址锁存控制)、EA(片外存储器选择)、RESET(复位控制);2.1.2 时钟电路的设计与工作原理分析8031/8051单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。 在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。电容器Cl，C2起稳
