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1、引言抢答器是一种广泛应用于企事业单位和商业部门的竞赛设备,为各种知识竞赛、文娱活动提供公正客观快速裁决的一种常用电子设备,也是一种逐渐成型的电子产品,但市面上所售抢答器价格一般较贵且多为小规模集成电路构成,其性能单一,工作起来不够理想。因此,提高抢答器的性能,使其具有更强的功能,使用可靠方便已为抢答器发展的一个方向。随着集成技术和计算机技术的发展,单片机作为其一个分支亦于20 世纪80 年代以来获得了飞速发展,各种新品不断涌现,使单片机的应用更加深入,灵活性也大大增强。本文介绍一种以Atmega16 单片机为核心的八路抢答器系统,它充分利用了单片机系统的优点,其具有结构简单、功能强大、可靠性好
2、、实用性强的特点。授课：XXX1抢答器系统的功能本抢答系统的要求与数据：1、可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是I0I7，各用一个抢答按钮，按钮的编号分别与选手的编号相对应，分别是S0S7。 2、给节目主持人设置一个控制开关S，用来控制系统的清零和抢答的开始。 3、抢答器具有数据锁存和显示功能，抢答开始以后，若有选手按动抢答按钮，编号便立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时，扬声器发出音响提示。此时，输入回路封锁，禁止其他选手抢答。优先抢答的选手的编号一直保持到主持人将系统清零时为止。 4、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，当节目主持人启动“开
3、始”键后，要求定时器立即进行减法计数，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5秒左右。 5、参赛选手在设定的时间内抢答有效，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时为止。 6、如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，则本次抢答无效，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00。7、论文不少于一万字与有关的英文资料（英文翻译4万字符，译文八千字左右）。授课：XXX抢答器系统框图号抢答端号抢答端号抢答端号抢答端号抢答端6号抢答端7号抢答端8号抢答端以Atmega16L为按制系统主机PC端图-1 8路抢答器系统框3 原理设计
4、及分析3.1硬件电路的设计抢答系统主要由抢答系统控制主机，抢答端，PC上位机软件三个部分组成。各部分电路的设计在本章中做了详细的说明。.1抢答系统控制主机3.1.1.1关于Atmega16L单片机产品特性. 高性能、低功耗的 8 位AVR. 微处理器授课：XXX. 先进的RISC 结构 131 条指令 大多数指令执行时间为单个时钟周期 32个8 位通用工作寄存器 全静态工作 工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS 只需两个时钟周期的硬件乘法器. 非易失性程序和数据存储器 16K 字节的系统内可编程Flash 擦写寿命: 10,000 次 具有独立锁定位的可选Boot 代码区通过片上Boo
5、t 程序实现系统内编程真正的同时读写操作 512 字节的EEPROM 擦写寿命: 100,000 次 1K字节的片内SRAM 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密. JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容) 符合JTAG 标准的边界扫描功能 支持扩展的片内调试功能 通过JTAG 接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程. 外设特点 两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器 具有独立振荡器的实时计数器RTC 四通道PWM 8路10 位ADC 8 个单端通道授课：XXXTQFP 封装的
6、7 个差分通道2 个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道 面向字节的两线接口 两个可编程的串行USART 可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器 片内模拟比较器. 特殊的处理器特点 上电复位以及可编程的掉电检测 片内经过标定的RC 振荡器 片内/ 片外中断源 6种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式以及扩展的Standby 模式. I/O 和封装 32 个可编程的I/O 口 40引脚PDIP 封装, 44 引脚TQFP 封装, 与44 引脚MLF 封装. 工作电压: ATmega16
7、L：2.7 - 5.5V ATmega16：4.5 - 5.5V . 速度等级 0 - 8 MHz ATmega16L 0 - 16 MHz ATmega16 . ATmega16L 在1 MHz, 3V, 25C 时的功耗 正常模式: 1.1 mA 空闲模式: 0.35 mA 掉电模式: 1 A授课：XXX3.1.1.2 Atmega16 芯片封装图图-1 Atmega16芯片封装授课：XXX3.1.1.3 Atmega16内部系统框图授课：XXX图-2 Atmega16内部系统框图3.1.2 关于CP2102USB到UART的转接芯片，3.1.2.1 CP2102简介CP2101及其升级产
8、品CP2102是美国Silicon公司推出的USB-UART桥接电路。该电路的集成度高，内置USB2.0全速功能控制器、USB收发器、晶体振荡器、EEPROM及异步串行数据总线（UART），支持调制解调器全功能信号，无需任何外部元件的USB器件。功能强大，采用MLP-28封装，尺寸仅为5mm5mm，占用空间非常小。伟纳的ME500B单片机综合开发系统使用此芯片，使用非常稳定！ 与其他USB-UART转接电路的工作原理类似，CP2101通过驱动程序将PC的USB口虚拟成COM口以达到扩展的目的。虚拟COM口（VCP）的器件驱动程序允许一个基于CP2101的器件以PC应用软件的形式作为一个增加的C
9、OM口独立于任何现有的硬件。COM口使用运行在PC上的应用软件以访问一个标准硬件COM口的方式访问基于CP2101的器件，PC与CP2101间的数据传输是通过USB完成的，因此，无需修改现有的软件和硬件就可以通过USB向基于CP2101的器件传输数据。CP2101的特性CP2101的体积虽小但功能非常强大，其主要特性如下：内含USB收发器，无需外接电路器；内含时钟电路，无需外接振荡器；其内部512字节的EEPROM可用于存储产品生产商的ID、产品的ID序列号、电源参数、器件版本号和产品说明；内含上电复位电路；片内电压调节可输出3.3V电压；符合USB2.0规范的要求（12Mb/s）；SUSPE
10、ND引脚支持USB状态挂起；异步串行数据总线（UART）兼容所有握手和调制解调器接口信号；支持的数据格式为数据位8、停止位1、2和校验位（包括奇校验、偶校验和无校验）；波特率范围为300b/s921.6kb/s；内含512字节接收缓冲器和512字节发送缓冲器；支持硬件或X-On/X-Off握手；支持事件状态。授课：XXX3.1.2.2 CP2102典型应用图及内部框图图- CP2102典型应用图及内部框图3.1.2. CP2102驱动程序下载地址：http:/ 抢答系统控制主机电路图.抢答系统抢答端3.2.1 抢答端电路图图-5抢答端电路图图中的KEY1为抢答按键，LED1为抢答指示灯。电路简
11、单明了，一目了然。授课：XXX.抢答系统PC端上位机软件在这介绍一款串口调试软件串口调试助手（CM精装版 v2.7），本系统正是运用这款软件做为PC端上位机软件。下载地址：http:/.串口调试助手（CM精装版 v2.7）简介界面精致美观，实用性强。支持汉字显示。支持各种串口设置，如波特率，校验位、数据位和停止位等等。支持ASCII/Hex发送,发送和接收的数据可以在16进制和AscII码之间任意转换。可以自动在发送的数据尾增加校验位，支持多种校验格式。支持间隔发送，循环发送，批处理发送，输入数据可以从外部文件导入。4软件设计软件是单片机系统的灵魂，好的单片机系统必须有好的软件来支持。其中对编
12、程语言的选择显得尤为重要，而各个子程序的设计以及之间的连接也是软件设计的一个重点。4.1 编程语言的选择合理的选择编程序的语言是单片机开发中至关重要的事情，它直接影响则单片机系统的性能。单片机可以采用汇编和C 两种语言。下面分别对两种语言进行介绍。用助记符表示指令系统的语言称为符号语言或汇编语言，用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序。在单片机领域，汇编语言是目前最广泛使用的语言，它比机器语言前进了一大步，汇编语言通俗易懂，不易出错，即使出错也容易发现和修改。这给编制、阅读和修改程序带来了很大的方便。因此它是单片机编程所使用的主要语言之一。采用汇编语言编程与采用高级语言编程相比具有以下特点：(1
13、)、占用的内存单元和CPU 资源少，能直接对硬件进行控制。(2)、程序简短执行速度快。(3)、可直接调用单片机的全部资源，并可有效地利用单片机的专有特性。(4)、能准确地掌握指令的执行时间，适用于实时控制系统。C语言是在B语言的基础上发展起来的。1967年英国剑桥大学的马丁理查德(Martin授课：XXXRichards) 推出了BCPL语言，用于开发系统软件。1970年，美国贝尔实验室的肯.汤普逊(Ken Thompson)继承和发展了BCPL语言的特点，设计出了B语言，并用B语言编写了UNIX操作系统，在 PDP-7小型机上实现。1972年，美国贝尔实验室的戴尼斯.M.利奇(Dennis.M.Rilchie)和布朗.W.卡尼汉(Brian.W.Kernighan)对B语言进一步进行完善，进而推出了C语言。此后十几年内，对C语言又进行了不断发展和扩充。1983年，美国国家标准协会（ANSI）为C制定了新的标准，被称为ANSI C。目前广泛流行的C编译系统都是以它为基础的，不同版本（Microsoft C
