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51单片机的六路抢答器设计与制作.doc
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单片机技术
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51单片机的六路抢答器设计与制作
随着科学技术的不断发展,促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。抢
答器作为一种工具,已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率较低
且有的要么制作复杂,要么可靠性低,减少兴致。做为一个单位假设专购一台抢答器虽
然在经济上可以承受,但每年使用的次数极少,往往因长期存放使〔电子器件的〕抢答
器损坏,再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展,因此设计了本抢答器。
本设计是以六路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时答复的功能,利用AT89C51
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。用开关做键盘输出,扬声器发生提示。同时系统能够实现: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;抢答限定时间和答复下列问题的时间
可在1-99s设定;可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答,正确按键后有音乐提示;
抢答时间和答复下列问题时间倒记时显示,满时后系统计时自动复位及主控强制复位;
按键锁定,在有效状态下,按键无效非法。
关键词: AT89C51 LED数码管 抢答器 计时 报警
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目 录
目 录...............................................................................................................................................................1
第一章 绪 论..................................................................................................................................................0
1.1 课题研究的相关背景......................................................................................................................0
1.2 选题的目的和意义..........................................................................................................................0
1.3 课题研究的内容..............................................................................................................................0
1.4 国内外研究现状..............................................................................................................................1
1.5 抢答器目前存在的主要问题..........................................................................................................1
第二章 抢答器的系统概述...........................................................................................................................3
2.1 系统的主要功能..............................................................................................................................3
2.2 系统需求分析..................................................................................................................................4
2.3 抢答器的工作流程..........................................................................................................................5
2.4 抢答器的工作过程..........................................................................................................................5
2.5 器件选型方案及详细清单..............................................................................................................7
2.6 AT89C51特殊功能寄存器...............................................................................................................7
2.7 AT89C51的功能及简介...................................................................................................................8
2.7.1 AT89C51单片机的内部结构图............................................................................................8
2.7.2 AT89C51单片机....................................................................................................................9
2.8 抢答器的优点及组成....................................................................................................................10
第三章 系统总体方案的设计.....................................................................................................................11
3.1 硬件电路的设计............................................................................................................................11
3.2 总体原理图....................................................................................................................................12
3.3 时钟频率电路的设计....................................................................................................................12
3.4 复位电路的设计............................................................................................................................13
3.5 显示电路的设计............................................................................................................................14
3.5.1 显示模块在系统软件中的安排..........................................................................................14
3.6 键盘扫描电路的设计....................................................................................................................16
3.6.1 键盘抖动的软件处理.........................................................................................................17
3.7 发声................................................................................................................................................17
3.8 系统复位........................................................................................................................................17
3.9 本章小结........................................................................................................................................18
第四章 软件设计.........................................................................................................................................20
4.1 主程序系统结构图........................................................................................................................20
4.3 程序流程图....................................................................................................................................21
第五章 Proteus仿真系列组图.....................................................................................................................22
总结..............................................................................................................................................................26
参考文献......................................................................................................................................................27
致 谢.............................................................................................................................................................28
附录一..........................................................................................................................................................29
附录二............................................................................................................................................................0
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第一章 绪 论
1.1 课题研究的相关背景
抢答器是一种应用非常广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它能迅速、客观地
分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成
能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机(如MCS-51型)和
数字集成电路,并增加了许多新功能,如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手
得分显示等功能。
本课题利用AT89C51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和选手号码。用开关做键盘输出,扬声器发生提示。系
统到达要求: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;抢答限
定时间和答复下列问题的时间可是在1-99s设定;可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢
答,正确按键后有音乐提示;抢答时间和答复下列问题时间倒记时显示,时间完后系统
自动复位;按键锁定,在有效状态下,按键无效非法。
1.2 选题的目的和意义
通过这次课程设计,掌握51单片机的原理,了解简单多功能抢答器组成原理,初步掌
握多功能抢答器的调整及测试方法,提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题
设计与装配、调试,提高自己的动手能力,稳固已学的理论知识,建立单片机理论和实
践的结合,了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、计
算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。提高动手能力
和排除故障的能力。
1.3 课题研究的内容
本系统采用模块化设计智能抢答器,在抢答比赛中广泛应用,各组分别有一个抢答
按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改,抢答时间和选手答复下
列问题的时间设置,原始状态下抢答时间为15s,答复下列问题时间为10s。通过加键和
减键修改上述时间,改完后结束键确定。新时间开始有效,主持人按键开始后,选手开
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始抢答为有效,数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号,在最后五秒扬声器发生提示
如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规,数码显示屏显示犯规者的代号,扬
声器持续发生。主持人可按键结束,新一轮抢答开始。
通过研究并在设计验证后发现,采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器
相比,首先,电路连接简单,因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部,第二
工作性能可靠,抗千扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工程设计,具有
创新性。
本论文章节的结构和内容如下:
第一章:绪论。简要介绍了抢答器的发展现状;说明了本课题研究的内容.
第二章:抢答器系统概述。说明了抢答器的工作过程和主要功能,并定下了本课题要
到达的设计目标。
第三章:抢答器的硬件电路的设计。详细描述了本课题各个组成电路单元的设计。
第四章:抢答器的软件设计,并编程序。
第五章:Proteus仿真,仿真出结果。
结论:总结课题设计,指出设计中的一些问题,提出改善的意见,并展望抢答器的未
来设计。
后其号码只有数码或指示灯显示,没有语音提示。本课题就是为了解决以上3个问
题,设计了六路抢答器。
1.4 国内外研究现状
抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合,但目前所使
用的抢答器有的电路较复杂不便于制作,可靠性低,实现起来很困难;有的则用一些专用
的集成块 ,而专用集成块的购买又很困难。为适应高校等多代表队单位活动的需要而设计
一个多功能抢答器,这种抢答器具有电路简单,元件普通 ,易于购买等优点,很好地解决
了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应用。
1.5 抢答器目前存在的主要问题
随着改革开放事业的不断深入,促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样
抢答器作为一种工具,已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校
低,且有的要么制作复杂,要么可靠性低,减少兴致。作为一个单位假设专购一台抢答
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器虽然在经济上可以承受,但每年使用的次数极少,往往因长期存放使〔电子器件的〕
抢答器损坏,再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。
但目前多数抢答器存在3个不足之处:第一,现场线路连接复杂。因为每个选手位于
抢答现场的不同位置,每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多,连接线就
越多、越乱,这些连接线不仅影响了现场的美观,而且降低了抢答器的可靠性,增加了
安装的难度,甚至影响了现场人员的走动。第二,电路复杂。因为单片机只完成号码处
理、计时、数据运算等功能,其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通
过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时,电路的延迟时间较大
第三,选手抢按成功。
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zhangao_fengg
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