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1、盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2013)毕业设计说明书基于单片机的竞赛抢答器系统设计专业自动化学生姓名班级B自动化学号091060指导教师完成日期盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2013)毕业设计说明书（毕业论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业设计说明书(毕业论文)是本人在导师指导下进行的研究、设计工作后独立完成的。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究所做贡献集体和个人，均己在说明书中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计说明书（毕业论文）作者签名(手写): 日期: 年 月 日指导教师签名(
2、手写):日期: 年 月 日基于单片机的竞赛抢答器系统设计摘 要：在现在的抢答比赛中需要高效准确的确定第一抢答者，那么一个功能完善的抢答器可以准确公正直观的确定第一抢答者，所以对于基于单片机的竞赛抢答器系统设计的研究是有重要意义的。设计需要了解数字电子技术、模拟电子技术，同时需要对单片机理论有相当的了解。目标是实现八路竞赛抢答器的设计。设计使用蜂鸣器报警、数码管显示、按钮输入，使用51系列单片机通过软件编程进行数据处理，从而实现八路抢答器的设计。硬件电路主要是进行模块化设计，最后连接成一个整体的硬件电路。软件设计是采用汇编语言编程。软件方面主要通过单片机的汇编程序进行数据的处理。抢答器的判定都是
3、使用单片机进行处理的，从而杜绝了人为的作弊。本次设计的系统能实现抢答器基本功能，同时有报警和倒计时功能。本次设计的实物体积比较小巧，同时成本比较低廉，维护起来非常方便系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。由于目前小型比赛较多，价格低廉容易转移的抢答器会有较大的市场。关键词：八路抢答器；AT89C51；报警；计时Contest for microcontroller-based system designAbstract: In todays game first responder responder needs to determine the accurate and effici
4、ent, so a perfect function of the responder can determine the first answer accurately and fairly intuitive, so for the competition responder system design based on single chip microcomputer research has important significance. This design need to understand the digital electronic technology, analog
5、electronic technology, at the same time need to be knowledgeable of SCM theory. Goal is to realize the eight-way responder design competition. This design USES a buzzer alarm, digital tube display, buttons, input, using 51 series single-chip microcomputer by software programming for data processing,
6、 so as to realize eight-way responder design. Hardware circuit is mainly carries on the modular design, the hardware circuit connection into a whole. Software design is to use assembly language programming. Software mainly by MCU assembly program for data processing. Buzzer judgement is to use singl
7、e chip microcomputer for processing, so as to put an end to cheating in the man-made. The basic function design of the system can realize the buzzer, alarm and count down function. This design in small physical volume, at the same time, the cost is low, it is very convenient to maintain the system,
8、with strong practicality, judgment accuracy, simple operation, strong function. Cheap price, because of the small game is at present more easier to transfer the responder has the larger market.Key Words: Eightway responder; AT89C51; Alarm; Time目 录1 概 述11.1 选题背景及意义11.2 抢答器功能介绍12 系统硬件设计32.1 总体方案设计32.2
9、 单片机介绍42.3 键盘扫描电路62.4 报警电路72.5 显示电路83 系统程序设计103.1 主程序103.2 正常抢答123.3 犯规抢答133.4 显示程序143.5 报警程序143.6 抢答时间调整子程序144 系统仿真调试164.1 Keil uVision2软件调试164.2 Proteus仿真165 实物电路制作以及调试196 结束语21参 考 文 献22致 谢23附 录24附录1: 程序清单24附录2: 设计图纸33附录3: 元器件目录表361 概 述1.1 选题背景及意义现在我们进入了电脑时代，在这个时代个人计算机已经被大部分人所熟知，还有一类计算机大多数人并不熟悉，这就
10、是微控制器，也就是俗称的单片机。这种计算机现已经集成到了一个芯片上，一般都用来进行简单的运算和控制。虽然体积比较小，但是在整个装置中起到相当于人脑的作用。在现在的电子产品中一旦用到单片机就可以在产品前加上智能型三个字。在现在社会，我们需要选拔人才，评选优胜，各种各样的竞赛一场接着一场，尤其是在一些需要抢答的环节上，我们如果通过人力选择出抢答的人就会很耗时间。同时由于人得视野有限，反应有延迟，不能有效的区分到底是谁第一个抢到问题。同时选择时也存在一些主观的人为的因素，这就会造成比赛的不公平。而且选手和观众也会对结果有分歧，不利于比赛的氛围，这就迫切需要设计一个系统使选手和观众都称心如意，不会对结
11、果产生分歧的系统。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。怎样来设计抢答器，能使以上问题得以解决？无论差别多少时间，只要有时间差别就能分辨出来，那么也就必然离不开抢答器。现在抢答器越来越数字化，越来越智能化，这就会使抢答器的成本不断增加。而有些小规模的竞赛并不需要太过于花哨的功能，同时由于规模较小场地不固定，迫切需要低成本的同时功能完善的抢答器，所以小型抢答器会很有市场。目前市场上抢答器有可靠性低，使用的时间不长，维护比较麻烦等等不方便的因素，所以此次设计提成用AT89C51单片机为核心设计出一个可靠、容易维护的竞赛抢答器系统。本次设计通过蜂鸣器设计了一个报警模块，用来提示发生的事件。通过
12、数码管显示出时间以及需要的选手的编号。输入直接使用按钮模拟选手输入。再用单片机和其最小系统将各个模块联系起来形成一个完整的整体。本次设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。1.2 抢答器功能介绍本次设计的抢答器可以由8个人或代表队使用。在比赛开始前，主持人可以根据题目的难易进行时间上的设定，时间设定灵活多变，简单易用。同时会有抢答清除按钮用来清除显示和报警，以应对各种不同状况。同时会提示非法抢答，保证比赛公平公正。比赛开始，主持人读完题之后按下“开始键”，即抢答开始，蜂鸣器提示一次，定时器进行减计时，直到有一个选手按下抢答键，对应的会在数码管上显示出该选手的编号和回答剩余的时间，同
13、时蜂鸣器也会发出一次提示音，以示有人抢答本题。在30秒内无抢答键按下，时间耗尽后无法抢答。在最后5秒，若无抢答键按下，会进行报警，用以提示参赛选手。在倒计时过程中，主持人可以随时按“停止键”结束本次回答或者抢答。抢答器会锁存选手编号，并且在LED数码管上显示出来。同时该数字除了主持人按清除按钮之外无法被修改，即使有别的选手在这之后按下抢答按钮也不会改变结果。这样就可以保证公平第一的原则。同时第一抢答选手按下按钮时会有蜂鸣器发声提示。若主持人没有按下“开始”按钮，就有人非法抢答，那么数码管也会显示该位选手编号，编号除了清除按钮之外不会受别的影响，会一直保持，同时蜂鸣器会不断报警。在每次抢答时只要
14、主持人按下清除复位按钮都会使系统清零，数码管全部显示“F”。192 系统硬件设计2.1 总体方案设计方案一：抢答器系统采用中小规模集成电路，使用按钮作为开关，完成输入信号的触发。该方案不需要软件编程，只需要硬件电路不出错就可以实现需要的功能。但是电路结构复杂，不利于调试，成本较高，实际接线的时候会因导线连接混乱造成干扰和短路等故障，如图2-1。图2-1基于中小规模集成电路设计方案方案二：采用AT89C51作为系统控制器的方案。单片机可以通过编程实现各种不同的功能，同时经过多年发展越来越多的型号被制造出来满足大多数使用需求。在方案中用模块化设计思想，设计出各种所需要的模块，再通过单片机联系起来，
15、从而形成一个整体，实现所需要的功能，如图2-2。图2-2基于AT89C51作为系统控制器方案方案三：采用现场可编程门列阵（FPGA）。FPGA可以给出很多逻辑单元，可以将你想要的电路用硬件语言描述出来，许多的复杂功能都可以实现，比较灵活多变而且在时序方面比单片机要好，。但是本设计对数据处理的速度要求不高，FPGA高速优势无法体现，同时芯片引脚比较多，实物电路板布线复杂，加重实际焊接时的工作。基于以上分析，本次设计采用方案二。2.2 单片机介绍单片机最小系统。时钟电路如图2-3。图2-3 时钟电路AT89C51一个机器周期有12个振荡脉冲，及振荡脉冲的12分频。本设计使用的晶振频率是12MHZ，也就是说该系统的一个机器周期是1us。电路中的瓷片电容可以帮助晶振起振同时可以微调晶振的频率。这就构成了单片机最小系统中的时钟系统。复位电路如图2-4。单片机复位很简单，只需要在复位的端口加上2个周期以上的高电平就可以了，复位后程序从开始重新执行。在RST
