单片机控制数字抢答器的文档格式.docx

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它采用74LS148来实现抢答器的选号，采用74LS279芯片实现对号码的锁存，采用74LS192实现十进制的减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能，采用74LS121单稳态芯片来实现报警信号的输出。

通过课程设计提高和巩固了所学的专业知识，以及知识的综合应用和焊接技术。

关键词:

89C51系列单片机八路抢答器编码译码定时报警

目录

摘要2

引言5

第1章绪论6

1.1抢答器研究的背景及意义6

1.2抢答器的分类6

1.3设计的主要目标任务7

第2章硬件电路的设计8

2.1功能要求8

2.2系统功能框图8

2.3硬件主要组成电路8

2.4电路工作的基本原理8

2.5主控电路的设计8

2.5.1关于AT89C51单片机8

2.5.2振荡器电路的设计10

2.5.3复位电路的设计11

2.6按键电路的设计11

2.7显示电路的设计12

2.7.1LED显示器件简介12

2.7.2显示部分的设计13

2.8报警电路的设计13

2.8.1蜂鸣器的介绍13

2.8.2报警电路14

2.9总电路图14

第3章软件的设计16

3.1语言选择16

3.2软件总体设计16

3.3系统程序17

第4章仿真及调试28

4.1仿真软件介绍28

4.1.1Proteus软件介绍28

4.1.2keil软件介绍28

4.2仿真过程28

4.2.1仿真过程的操作28

4．2．2仿真结果29

谢辞31

参考文献32

引言

进入21世纪越来越来多的电子产品出现在人们的日常生活中，例如企业、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛,抢答记分器是必要设备。

过去在举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。

人们于是开始寻求一种能不依人的主观意愿来判断的设备来规范比赛。

因此，为了克服这种现象的惯性发生人们利用各种资源和条件设计出很多的抢答器，从最初的简单抢答按钮，到后来的显示选手号的抢答器，再到现在的数显抢答器，其功能在一天的趋于完善不但可以用来倒计时抢答，还兼具报警，计分显示等等功能，有了这些更准确地仪器使得我们的竞赛变得更加精彩纷呈，也使比赛更突显其公平公正的原则。

今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精，人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能，使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来，避免不合理的现象发生。

但这种电路不易于扩展，而且当有更高要求是酒无法实现，例如参赛人数的增加。

随着数字电路的发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，而且费用低，功能更加多样话，是一种高效能的产品。

而如今在市场上销售的抢答器大多采用可编程逻辑元器件，或利用单片机技术进行设计，本次设计主要利用常见的74LS系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了八路智力竞赛抢答器的设计。

第1章绪论

1.1抢答器研究的背景及意义

　无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目,都会举办各种各样的智力竞赛,都会用到抢答器。

目前市场上已有各种各样的智力竞赛抢答器,但绝大多数是早期设计的,以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品。

这部分抢答器已相当成熟,但功能越多的电路相对来说就越复杂,且成本偏高,故障高,显示方式简单（有的甚至没有显示电路）,无法判断提前抢按按钮的行为,不便于电路升级换代。

近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异。

本设计就是利用微电脑芯片（单片机）作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生,用单片机本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。

1.2抢答器的分类

1.2.1电子抢答器

图1-2电子抢答器

　电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由单片机以及外围电路组成，其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。

按钮多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。

　非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。

　语音记分抢答器是有一个抢答器的主机和主机的显示屏和选手的记分显示屏。

1.2.2电脑抢答器

电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。

无线电脑抢答器的构成是由：

主机和抢答器专用的软件和无线按钮。

图1-2无线电脑抢答器和有线电脑抢答器

无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动

有线电脑抢答器也是由主机和电脑配合起来，电脑在和投影仪配合起来，利用专门研发的配套的抢答器软件，可以十分完美的表现抢答的气氛。

1.3设计的主要目标任务

通过此次设计，理解抢答器的基本原理，掌握单片机在该系统中的应用，掌握LED显示的工作原理，掌握89C51的接口分配，并能设计出合理的电原理图，并仿真成功。

第2章硬件电路的设计

2.1功能要求

本次设计要求在熟练使用51系列单片机的基础上，设计出相关的外围电路，并利用所选用的常用芯片设计出抢答器，要求可通过软件实现调整抢答器的答题或抢答时间，LED显示器可显示抢答或答题时间的倒计时，在时间快要用尽或者有人犯规的情况下，蜂鸣器可发出声音报警。

2.2系统功能框图

图2-2系统功能框图

开始键按下后，抢答倒计时开始，同时系统扫描选手抢答按钮，选手按下按钮，显示器显示选手号，同时进入答题计时，答题计时结束后，系统自动复位，显示器显示“FFF”。

2.3硬件主要组成电路

硬件电路主要由AT89C51单片机及其外围电路（包括复位电路、外部晶振）按键电路、显示电路、蜂鸣器报警电路。

2.4电路工作的基本原理

整个电路由按键控制，当按下相应的按键时，单片机开始工作，抢答倒计时开始，同时系统扫描选手抢答按钮，选手按下按钮，显示器显示选手号，同时进入答题计时，答题计时结束后，系统自动复位，显示器显示“FFF”。

2.5主控电路的设计

2.5.1关于AT89C51单片机

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

其主要特性是与MCS-51兼容、4K字节可编程闪烁存储器、寿命是1000写/擦循环、数据保留时间10年、全静态工作0Hz-24MHz、三级程序存储器锁定、128×

8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路，其中由于其具有32个I/O口，可以满足此次设计的需要，不用在其外部扩展I/O口。

管脚说明：

VCC：

供电电压。

　　GND：

接地。

　　P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL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口：

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4个TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，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口：

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口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O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。

　　P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

　　各管脚备选功能：

　　P3.0RXD（串行输入口）

　　P3.1TXD（串行输出口）

　　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

　　RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

　　/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则此期间访问外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；

当/EA端保持高电平时，此间访问内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

2.5.2振荡器电路的设计

晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。

由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。

这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。

晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。

一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。

一般的晶振的负载电容为15p或30p，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。

图