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1、目录1 设计任务和性能要求 11.1 设计任务 11.2 性能要求说明 12 硬件系统分析 32.1 硬件系统各模块功能设计 33 软件系统分析 53.1 单片机资源利用情况 54 抢答器的设计结果与分析 84.1 设计结论和使用说明 84.2 仿真结果 8结束语 12参考文献 13致 谢 14附录 A: 总电路原理图 161 设计任务和性能要求1.1 设计任务（一）设计课题题目：抢答器（二）设计目的与任务： 设计具有时间、声、光提示的数字抢答器。在整个实现过程中，通过理论设 计和实物制作解决相应的实际问题， 巩固和运用在 单片机技术 中所学的理论 知识和实验课上所培训的实验技能， 掌握单片机
2、应用系统的一般设计方法、 程序 编写技能，提高自己的设计能力和实践动手能力。1.2 性能要求说明（1）该抢答器上电或按键复位后 LED 数码管能全部自动显示系统提示符 “P.”。（2）设定 key1 键、 key2 键、 key3 键、 key4 键分别为一号选手键、二号选 手键、三号选手键、四号选手键，复位键、开始键、 答完键直接标注。（3）若在主持人按下开始键之前有人按下抢答键，则抢答违规，数码管显 示器显示违规台号（ P2.7 处显示），违规指示灯（接在 P3.7 上的灯）亮，只 有主持人按复位键后才能重新开始抢答。（4）主持人按下开始键后，抢答开始并限定时间 10S。10S内无人抢答，
3、蜂 鸣器发出音响，超时指示灯亮，主持人按下开始按钮之前有人按下抢答器， 抢答违规，显示器显示违规台号，违规指示灯亮，其它按钮不起作用；正常 抢答，显示器显示台号， 蜂鸣器发出音响， 其它抢答按钮无效； 正常抢答下， 从按下抢答按钮开始30S内，答完按钮没按下，则作超时处理，超时处理时， 违规指示灯亮，显示器显示违规台号 , 蜂鸣器发出音响。（ 5）各台数字显示的消除、蜂鸣器音响及违规指示灯的开关，都要通过主 持人按复位键实现。1.3 总体方案介绍设计中采用AT89S52芯片、LED显示器、蜂鸣器、LED灯和一些独立式按键构成一个简易四路抢答器。设计中是采用单片机的内部定时器进行定时，原理框图如
4、图1所示整个抢答器的工作原理是：在正常的供电状态下，抢答器一开始显示准备状态P.，期间一直键扫，利用键扫查询各键。若开始键开始键按下，开始10秒倒计时，并由单片机将所需要显示的数据送到 LED显示器的输入口，且有键按下时 则执行相应的键功能程序，当选手答完键按下则返回主程序，等待复位键按下， 复位键按下执行最开始程序，否则一直循环，显示答完键按下的现象。电源电路I单片振电路j单片机复位电路f 下载电路）AT89S52蜂鸣器电路独立式键盘电路/LED灯显示LED段数码管 显示电路图1基本构成框图2 硬件系统分析2.1 硬件系统各模块功能设计该抢答器主要由单片机最小系统、独立式键盘模块、LED显示
5、电路模块、蜂鸣电路模块和LED指示灯电路模块组成。各模块的功能如下：(1) 单片机最小系统由AT89S52单片机、时钟电路和复位电路构成。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。时钟电路由一个12MHZ勺石英晶体振荡器 和两个33pF的的电容组成振荡电路和分频电路。复位电路采用上电复位和按键 复位结合的方式对电路进行复位，主要是通过RST引脚送入单片机。单片机最小 系统为整个电路的核心。(2) 独立式键盘模块采用
6、独立式键盘接法， 共有七个按键来对电路进行控制。 分别通过上拉电阻 接在单片机的 P1 口线上。其中有四个按键为抢答键 (接在 P1.1-P1.4 口线上)， 开始键接在 P1.0 口线上，答完键接在 P1.5 口线上，复位键接在 P1.6 口线上。(3) LED显示电路模块采用两个四位一体共阳型数码管显示器进行显示。 由于位控线的驱动电流较 大，因此在P2 口线上接了 8个PNF型三极管提高驱动能力；在单片机的P1 口线 和P2 口线上接了 16个470Q的电阻，这些电阻起限流的作用。将段控口a-dp接在P0.0-P0.7 上，位控口接在 P2 口线上，实现对显示的控制。LED显示电路 模块
7、主要用来指示第一抢答者，显示倒计时和违规的台号。( 4)蜂鸣电路模块单片机P3.1 口线上接上一个1KQ电阻然后再通过一个PNP型三极管与蜂鸣 器相连接组成蜂鸣器电路，接入PNP型三极管是为了增强蜂鸣器的驱动电流。蜂 鸣电路主要完成提示和违规报警功能。(5) LED指示灯电路模块单片机P3.2 口线上经过一个470Q的电阻与LED灯的阴极相连接，LED灯的 阳极接正5V电压。470Q的电阻起限流的作用。LED指示灯电路模块主要用来指示用某些（超时、违规、选手按键）操作发生3软件系统分析3.1单片机资源利用情况该抢答器用到了单片机的查询功能， 利用键扫，查询各按键，然后执行相应 键功能；在数据的
8、显示时采用的是查表的方法， 因此需要将表格、数据存到单片 机的程序存储器中去。本设计采用独立式键盘，键盘直接接在 P1 口上且按键的结果存贮在单片机 的内部数据存储器里面。用到的 LED显示器接到了单片机的P0 （断控）口线上 和P2 （位控）口线上。LED指示灯和蜂鸣器接在P3 口线上。3.2 程序流程框图（1）主程序流程框图图2主程序流程框图(2) 开始键程序流程框图开始键程序流程框图如图3所示。图中的代表主程序流程框图中的图3抢答键程序流程框图(3) 违规键程序流程框图开始键未按下前违规程序流程框图如图 4所示。图中的代表主程序流程框 图中的。开始图4违规流程框图4 抢答器设计结论与分析
9、4.1 设计结论和使用说明4.1.1 设计结论通过对单片机进行外接键盘和 LED 数码管的操作以及加上硬件电路和软件 的结合，实现了抢答器 P. 显示以及抢答倒计时的显示，正常抢答时显示台号、 抢答时间，同时蜂鸣器发出音响。抢答违规时显示违规台号、违规指示灯亮、蜂 鸣器报警。通过测试和仿真以及修改， 该抢答器完成了设计任务， 符合设计要求。4.1.2 使用说明该抢答器采用两个四位一体八段数码管显示。 当抢答器一上电或复位即可显 示“P. ” ,进入准备工作状态。按下开始键后，（开始键指示灯亮）抢答开始并计 时10S,若计时到仍无人抢答则超时指示灯（P3.6 ）亮，蜂鸣器报警；若在开始 键键按下
10、之前有人抢答， 则显示器显示违规台号， 蜂鸣器鸣叫，违规指示灯 （P3.7） 亮，只有按复位键（P1.5 ）按下才能重新开始抢答。正常抢答下，显示器显示台 号，抢答选手标志灯（ P3.2-P3.5 ），其它抢答键无效；正常抢答下，从抢答键 按下开始 30S 内，答完键没按下，则数码管显示器显示违规台号，超时指示灯（P3.6）亮，蜂鸣器发出音响。若抢答选手在 30S内按下答完键，则蜂鸣器叫， 数码管显示当前抢答选手编号。 各现象的消除均由复位键控制， 复位键按下回至 初始状态，重新开始。4.2 仿真结果在仿真时用到了两个软件，第一个是 Keil ，第二个是 Proteus ，本次仿真 是将两个软
11、件结合起来进行的。运用 Keil 软件用来编译和调试程序，运用 Ptoteus 软件来仿真。 Ptoteus 仿真电路原理图如图 5 所示。抢答器上电时， 仿真的数码管显示器显示如图 6所示；当按下开始键时， 显 示器显示倒计时， 此时数码管显示器的显示如图 7 所示， 正常抢答时， 数码管显 示台号仿真图如图 8 所示；若在开始键按下之前有人抢答， 数码管显示违规台号，违规指示灯亮，仿真图如图9;所示抢答超时时，数码管显示违规台号，违规指 示灯亮，蜂鸣器发出音响，仿真图如图10所示。图5仿真电路原理图pppp PPPP NRCOEFG； DP1294| 口口UDEFQ OP图6抢答器上电显示
12、P.图图7抢答器显示倒计时图图8抢答器正常抢答图图9抢答器抢答违规图jvnr _ 尸3：问图10抢答器超时图F3.1T TJ6flair- eT-E=Ttrawn ,+7 QFpza-aP3FD.灯匸6SrnR好cmriM-70PR2*七1I*7 Dhu uPE林A R14R%R%尸孑円日切图11抢答违规灯亮、蜂鸣图图12抢答超时灯亮、蜂鸣图4.3 教学建议王老师不仅传授了知识给我们还教会了我们不少做人的道理， 对于大学教师 来说这是难能可贵的，这些做人的道理对于我们经后进入社会将会有很大的帮 助。在教学方面， 我尤其觉得王老师的课件做的特别的好， 课件重点、难点突出， 讲解非常详细， 而且还
13、补充了一些很实用的知识。 王老师将理论教学与实际操作 相结合，让我们更深刻的掌握了知识， 同时也让我们认识到书本上的东西不一定 都全对，必须通过实践来检验它。 我认为王老师的课讲得已经很好了， 在此我只 想提一个自己的拙见，希望在以后王老师能多给我们讲点实际应用方面的知识， 不仅仅限于课本，让我们更好的了解到我们所学知识的抢答及应用领域，同时， 也希望王老师多多启发我们的创新精神。结束语单片机是一门比较难学的课程，相对来说 , 单片机的课程设计也是不容易做 的。通过此次课程设计， 使我更加扎实的掌握了有单片机编程方面的知识， 在设 计过程中虽然遇到了一些问题， 但经过一次又一次的思考， 一遍又
14、一遍的检查终 于找出了原因所在， 也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。 在此课 程设计过程中， 我不仅可以学到了很多在书本上所没有学到过的知识， 同时还巩 固了以前所学过的知识。 通过这次课程设计， 让我对抢答器各种电路都有了大概 的了解。我深刻体会到实际动手操作与书本理论知识有很大的反差， 只有理论知 识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 从理论中得出结论， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 在设计的过程中遇到问题， 可 以说得是困难重重， 但可喜的是最终都得到了解决。 在设计中遇到很多困难， 我 是导师的悉心指导以及上网和查找书本相关内容而慢慢得到解
15、决。 在课程设计当 中，我主要应用 proteus 、 protel 等软件，使得软件应用更加熟练了；另外对 word 排版也有了认识，为以后的毕业设计打下了很好的基础。参考文献1马忠梅，籍顺心，张凯，马岩 .单片机的 C 语言应用程序设计 M .北京： 北京航空航天大学出版社， 2006Ma Zhongmei,J, Zhang Kai, MaYan. MCU C language program design M .beijing: Beijing aerospace university press, 20062李广弟，朱月秀，冷祖祁 .单片机基础 M .北京：北京航空航天大学出版 社，2007Li Guangdi, ZhuYuexiu, Leng Zuqi.
