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1、8目 录第一部分 设计任务与调研31.1 系统设计依据31.2 设计任务和要求31.3 设计目的3第二部分 设计说明42.1 单片机控制原理42.2 抢答器的原理52.2.1 原理框图52.3 功能模块电路62.3.1 晶振复位及开始抢答电路62.3.2 选手抢答键（矩阵式键盘）72.3.3.显示与显示驱动电路72.3.4 蜂鸣器音频输出电路8第三部分 设计成果93.1程序设计93.1.1 系统流程图93.1.2 显示抢答违规流程图103.1.3 抢答成功流程图113.2 程序代码123.2.1主程序代码123.2.2 定时器子程序193.2.3 延时子程序193.2.4 显示子程序20第四部
2、分 结束语21第五部分 致谢21第六部分 参考文献22第一部分 设计任务与调研1.1系统设计依据 抢答器由计数器、寄存器、集成定时器和译码显示等组合、时序电路组成。可分为抢答电路，定时电路，报警电路等几个单元部分。每个单元电路分别可以处理一些抢答竞赛中的基本问题。 本次课程设计设计的是一个多路定时抢答器，是一个多于两位选手参赛的一个抢答器，具有锁存和显示功能。同时有主持人控制系统的清零和抢答的开始。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，抢答器就会显示该选手编号直至系统被主持人清零，并有扬声器发出提示，同时其他人再抢答就无效了。这次设计的抢答器还有自动定时功能，主持人可以设定选手答题的时间。
3、当主持人启动“开始”键后，定时器会自动减计时，这个会显示在显示器上。选手只有在抢答时间内抢答才有效，若在答题时间内没有选手答题，时间到时，报警电路就会发出警报亮灯并且禁止抢答。1.2设计任务和要求设计一个八路抢答器要求：(1)设计出硬件电路； (2)设计出软件编程方法，并写出源代码； (3)用PROTEUS进行仿真； (4)论文格式要符合学院的统一规定，结构要合符逻辑，表达要得体。1.3 设计目的通过设计学习单片机最小系统的基本设计方法，掌握单片机应用系统的开发调试过程。（1）学习单片机开发工具功能、特点和使用方法。（2）学会单片机控制系统程序的编制和编制和调试方法。（3）设计单片机抢答器硬件
4、电路，绘制出电路原理图。（4）编制并调试出键盘扫描程序和显示驱动程序。（5）掌握单片机定时器的基本用法，编制出定时器的中断程序。第二部分 设计说明2.1 单片机控制原理单片机（SCM）是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称。它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以及输入输出适配器都集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部。但存储量小，输入输出适配器简单，功能较低。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用，早已深深地融入人们的生活中。简单的说，用单片机系统来设计
5、抢答器，实现两组的抢答时间即使是相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。P0端口（P0.0-P0.7）：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FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1端口（P1.0-P1.7）：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，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于
6、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端口（P2.0-P2.7）：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。P3端口（P3
7、.0-P3.7）：P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O端口，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。作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）。2.2 抢答器的原理抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用程序查询方式采用动态显示组号。主持人按下开始抢答键才可以抢答。主持人没有按下开始抢答按纽（P3.0），有人抢答则抢答违规，报警并显示组号，主持人按下开始抢答开关重新抢答。主持人按下开始抢答按纽（P3.0），蜂鸣响声提示，数码管30秒倒计时抢答，蜂鸣器响声提示并显示他的组号，30秒内有人抢答则开始60秒倒计时（60秒
8、内必须回答完问题），最后五秒倒计时警报。单片机最小系统、抢答按键模块（四位并行数码显示）、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块、蜂鸣器音频输出模块。2.2.1 原理及电路总框图图2.2.1抢答器总原理图2.3 功能模块电路2.3.1晶振复位及开始抢答电路晶振的频率为12MHZ，提供89C51的时钟脉冲使89C51工作，复位电路是单片机初始化，使单片机重新开始执行程序。当复位开关按下RST由低电平变为高电平，则程序从头开始执行，在此次课程设计电路中当一个问题结束主持人后按下复位开关后进行下一题的准备。图2.3.1 晶振复位电路图2.3.1开始抢答电路2.3.2 选手抢答键（矩阵式键盘）89C51
9、的P1口做一个为选手抢答的输入按键引脚，P1.0至P1.7轮流输出低电位，给每一个选手编号1至8，当选手按下按钮时，P1口个端口的电平变化从P1口输入，经单片机处理后从P0输出由数码管显示抢答者编号。图2.3.2选手抢答电路2.3.3 显示与显示驱动电路此电路包括显示和驱动，显示采用数码管，驱动用P2口， 违规者编号、抢答30秒倒计时、正常抢答者编号和回答问题时间60秒倒计时，数码管采用动态显示。驱动电路P2口，查询显示程序利用P0口做段选码口输出P2低3位做位选码输出，当为低电平则能驱动数码管使其显示数字。在+5V电压下接10k的电阻，保证正常压降。 图2.3.3 显示与显示驱动电路2.3.
10、4蜂鸣器音频输出电路通过控制不同频率的矩形脉冲来控制蜂鸣器发声。此次课程设计中只需要一些简单的提示声音和稍微显眼的灯控，有抢答违规，开始抢答，抢答时间结束和回答时间到的提示声和亮灯提醒。图2.3.4蜂鸣器音频输出电路 第三部分 设计成果3.1程序设计3.1.1 系统流程图开 始初始化读键盘是否有键按下中断条件是否满足调用显示抢答违规并报警子程序进入中断程序开中断并响声提示设定定时器值并启动定时器30秒抢答时间并显示并显示调用读键子程序为延时程序是否有键按下60秒到中断返回调用抢答者获得的回答问题子程序3.1.2显示抢答违规流程图开 始报警一直提示显示违规者编号3.1.3抢答成功流程图开 始响声
11、提示设置定时器初值并启动显示抢答者后30秒倒计时60秒答问题时间到并响声提示RET3.2 程序代码3.2.1 主程序void main() init();if(k=0) /主持人按下开始键Timer();delay(10);while(!k);while(1)dis();m=0;n=0;if(second=10)beep=1;delay(500);beep=0;if(second=0) TR0=0;n=1;if(k=0)beep=1;delay(500);beep=0;second=29;TR0=1;m=1; if(n=0) if(k1=0) delay(5);if(k1=0);while(!
12、k1);t=1;else if(k2=0) delay(5);if(k2=0);while(!k2);t=2;else if(k3=0) delay(5);if(k3=0);while(!k2);t=3;else if(k4=0) delay(5);if(k4=0);while(!k2);t=4;else if(k5=0) delay(5);if(k5=0);while(!k2);t=5;else if(k6=0) delay(5);if(k6=0);while(!k2);t=6;else if(k7=0) delay(5);if(k7=0);while(!k2);t=7;else if(k8=0) delay(5);if(k8=0);while(!k2);t=8;else if(k=0) delay(5);if(k=0);while(!k);t=0;i=0;se
