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1、山东农业大学 毕 业 论 文基于51单片机的四路抢答器设计院 部：机械与电子工程学院 专业班级：10级自动化1班 届 次：14届 学生姓名： 吴新春学 号：20101209 指导教师：刘平 二一四年五月二十七日摘要IAbstractII引言11系统概述21.1抢答器需求分析21.2 抢答器工作过程22 单片机功能简介32.1 STC89C51的功能32.1.1 STC89C51特殊功能寄存器32.2 STC89c51单片机的内部结构53 系统硬件电路的设计63.1 系统总电路如图63.2 最小系统的设计73.2.1 电源的设计73.2.2 时钟频率电路的设计73.2.3 复位电路的设计93.3
2、 显示电路的设计113.3.1 数码管简介123.3.2 CD4511七段译码器简介133.4 按键电路的设计153.5 蜂鸣器设计153.6元器件焊接及调试174 系统软件的设计194.1 延时子程序194.2 显示子程序194.3 倒计时加按键扫描子程序194.4主程序及分析205 结论23参考文献24致谢25附录 126附录227ContentsAbstractIIIntroduction11 System overview21.1 The analysis of responderneeds21.2 Responderwork process22 MCU features32.1 ST
3、C89C5132.1.1 Special function register32.2 The internal structure of STC89c5153 The design of circuit system63.1 Thecircuit system63.2 The design of minimumsystem73.2.1 The design of power supply73.2.2 The design of clockcircuit73.2.3 The design of reset circuit93.3 The design of display circuit113.
4、3.1 Digital tubeprofile123.3.2 The introduction of CD4511133.4 The design of key circuit153.5 The design of buzzer153.6 Components and weldingdebugging174 The design of software194.1 Delay subroutine194.2 Display program194.3 The countdownandkeyboard scanningsubroutine19 4.4 Main programand analysis
5、205 Conclusions23References24Acknowledgement25Appendix 126Appendix 227ii基于51单片机的四路抢答器设计作者：吴新春，指导教师：刘平（山东农业大学 讲师）【摘要】本文设计以STC89C51单片机为核心的四路抢答器。采用了数字显示器直接显示，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，分辨出是哪组优先按下的按键，它充分利用了单片机系统的优点，具有结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。本设计是以四路抢答为
6、基本理念。考虑到需限时回答的功能，利用89C51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。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效；满时后系统等待主控强制复位；按键锁定等功能。关键词 ：51单片机 四路抢答器 数码管 最小系统The design of Quad Responder based on 51 microcomputer Author: Wu Xinchun, Supervisor: LiuPing( Shandong Agricultural Unive
7、rsity Lecturer )Abstract This paper design the STC89C51 microcontroller as the core of the four road responder. Adopting digital display directly display, automatic latch display results, and the idea of the design of the automatic reset which can according to different vies to answer first the inpu
8、t signal, through MCU control processing in different ways with the input signals corresponding to the output signal, finally, LED digital tube display the corresponding, distinguish is which group first press the button, it makes full use of the advantages of the MCU system whih is simple in struct
9、ure, the characteristics of powerful function, good reliability and strong practicability.This design is based on four road vies to answer first the basic concepts. Considering the function need time to answer, the use of 89C51 MCU and peripheral interface implementation of vies to answer first syst
10、em, the MCUs timer/counter timing and the number of principle, software and hardware organically, enables the system to accurately time, at the same time make digital tube can correctly display the time. At the same time, system can realize: in vies to answer first, only after the start of vies to a
11、nswer first effectively; After full waiting for forced reset control system; Key lock, and other functions.Key words: 51 single chip microcomputer; four-way buzzer; digital tube minimum system i引言随着科学技术的飞速发展和生活内容的丰富，各种各样的竞赛越来越多，其中抢答器有着无可替代的作用。目前很多抢答器采用小规模数字集成电路设计，使用起来不够理想。因此设计一种更便于使用的抢答器是非常必要的。随着科技的
12、进步单片机已进入各个领域，以其功耗小、智能化而著称，所以利用单片机来设计抢答器，便可以解决上述问题。针对以上情况，本文设计出以STC89C51单片机为核心的四路抢答器。我们采用了数码管显示，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，可分辨出优先按下的按键，它充分利用了单片机系统的优点，具有结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。考虑到需设定限时回答的功能，利用89C51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
13、，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。同时系统能够实现：主控操作优先；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；满时后系统等待主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。1系统概述1.1抢答器需求分析（1） 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。（2） 抢答限定时间20秒和回答问题的时间60秒。（3） 可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后显示按键者号码并锁存直到主持人允许答题。（4） 抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后等待主持人按键复位。（5） 按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。1
14、.2 抢答器工作过程主持人按“抢答开始”键，立刻进入抢答倒计时（预设20s抢答时间），如有选手抢答，显示其号数并等待主持人允许答题，允许答题（主持人按键）进入答题倒计时（预设60秒答题时间）。不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。 如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按“停止”按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按“抢答开始”进入下次抢答计时。如果主持人未按“答开始”，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不显示任何结果，直到按下“止”键为止。系统方框图如图1-1所示。图1-1系统方框图2 单片机功能简介MCS-51 单片机是美国INTE 公司于1980 年推出的产品，典型产品有 80 31（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51 的5 倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751 等通用产品，一直到现在， MCS-5 1 内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的89S51、已经停产的89C51 等），各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51 单片机作为代表进行理论基础学习。有些文献甚至也将8051 泛指MCS-51 系列单片机，8051 是早期的最典型的代表作，由于MCS-51 单片机影响极深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，就是说MCS-51 内核实际上已经成
