多路智力竞赛抢答器Word文档格式.docx
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Keywords：
80C51timerdebugging
目录
引言………………………………………………………………………………………………1
1.数字抢答器的总体设计
………………………………………………………1
1.1原理图的确定…………………………………………………………………………1
1.2抢答器的工作原理…………………………………………………………………3
1.3抢答器的总体设计………………………………………………………………3
1.4抢答器实现功能…………………………………………………………………3
2.硬件电路详细设计……………………………………………………………3
2.1硬件的选择与电路设计……………………………………………………………………3
2.2芯片的选择…………………………………………………………………………
3
2.3复位电路的设计……………………………………………………………………3
2.4晶振电路的设计……………………………………………………………………
4
2.5数码显示管的选择…………………………………………………………………5
3.软件详细设计……………………………………………………………………5
3.1主程序的设计………………………………………………………………………5
3.2显示子程序的设计………………………………………………………………5
3.3定时器T0、T1中断服务程序的设计……………………………………………6
3.4抢答处理程序的设计………………………………………………………………6
4.试验结果及结论………………………………………………………………6
结论………………………………………………………………………………………7
致谢………………………………………………………………………………………7
参考文献…………………………………………………………………………………8
附录………………………………………………………………………………………
引言
1、如果想调节抢答时间或答题时间,按"
抢答时间调节"
键或"
答题时间调节"
键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如想加一秒按一下"
加1s"
键,如果想减一秒按一下"
-1s"
键，时间LED上会显示改变后的时间，调整范围为0s~99s,0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。
2、主持人按"
抢答开始"
键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设30s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设60s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。
倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。
3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按"
停止"
按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"
进入下次抢答计时。
4、如果主持人未按"
键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下"
键为止。
5、P3.0为开始抢答，P3.1为停止，p1.0-p1.7为八路抢答输入
数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。
P3.2抢答时间调整结，P3.3回答时间调整，P3.4为时间加1调整，P3.5为时间减1调整。
1、数字抢答器的总体设计
1.1
原理图的确定
在设计开始，笔者查了不少关于抢答器的资料，其大体分为2种，一种是纯硬件实现，另一种是单片机实现。
由于当时觉得自己单片机学得不怎么好，用单片机实现会有难度，于是刚开始设计了两个原理图都是纯硬件实现
图1.1原理图
这是由锁存器373和一个二极管阵列驱动数码管显示组成的纯硬件抢答器，只能实现基本的抢答功能，并且元件繁多，学校实验室做的是单层板，做PCB板时布线难度比较大。
当时想到了做两块PCB板。
一块是前面的按键部分和锁存核心电路，一块是后面的二极管阵列连上数码管，中间用连接器连接。
经过多方查找资料最终确定抢答器原理图
图1.2抢答器原理图
1.2
抢答器的工作原理
抢答器的工作原理是利用单片机的定时器T0、T1中断完成,其余状态循环调用显示子程序,用4个共阴极LED数码管来显示，用P0口作为数码管的八个段选，用P2口中的P2.0、P2.1、P2.2、作为4个数码管其中3个位选，P1口接8个按键，提供选手抢答，P3.0-P3.5四个接四个按键，提供开始、结束、答题时间调整、枪答时间调整，加1、减1调整之用。
1.3
抢答器的总体设计
倒计时方案方面利用MCS-51的内部的定时/计时器进行中断计时，配合软件延时实现倒计时。
该方案节省硬件成本，并且能够在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方案方面得到锻炼与提高，显示方面采用穿行传输实现动态显示，该方案的硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，适用于单片机没有太多实时测控的任务场合
1.4
抢答器实现功能
抢答功能：
通过八路按键配合程序来实现抢答功能。
当主持人按下抢答键开始抢答后，此时任一路按下按钮均闭锁其它各路，由程序对键盘译码并显示最先按下抢答键的路数及其当前时间。
抢答限时：
主持人按下抢答键后，设置5秒为抢答时间（此时间可在1-99秒之间修改）。
若5秒内无人抢答，倒计时为0时发出报警，说明该抢答题目作废。
此时闭锁所有抢答按键，只有当主持人再次按下抢答键开始下一次抢答方可抢答。
2、硬件电路详细设计
2.1
硬件的选择与电路设计
2.2
芯片的选择
抢答器电路的核心是89C51单片机，其内部带有4KB的FLASHROM，无需外扩程序存储器；
抢答器没有大量的运算和暂存数据现有的128B篇内RAM已经能满足容量需求，故不需外扩片外RAM，系统配有8位8段数码显示管，管采用共阴数码管，作为时钟的显示输出。
2.3
复位电路的设计
图2-1
复位电路原理图
该复位电路采用上电自动复位和手动复位两种复位方式，图中网络标号所指9连接到单片机的复位引脚。
要实现复位只需在，51系列单片机的RESET引脚上加上5ms的高电平就可以了。
上电复位是利用电容的充电来实现的，即上电瞬间RESET端的电位与Vcc相同，随着电容上储能增加，电容电压也逐渐增大，充电电流减小，RESET端的电位。
这样就会建立一个脉冲电压，调节电容与电阻的大小可对脉冲的持续时间进行调节。
通常若采用12MHz的晶振时，复位元件参数为22μF的电解电容和10kΩ的电阻。
按钮复位电路是通过按下复位按钮时，电源对RESET端维持两个机器周期的高电平实现复位的。
2.4晶振电路的设计
MSC-51单片机的定时控制功能是用时钟电路和振荡器完成的，而根据硬件电路的不同，连接方式分为内部时钟方式和外部时钟方式。
本设计中采用内部时钟方式。
单片机内部有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器的输入端和输出端，外接定时反馈元件组成振荡器（内部时钟方式），产生时钟送至单片机内部各元件。
时钟频率越高，单片机控制器的控制节拍就越快，运算速度也就越快。
一般来说单片机内部有一个带反馈的线性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振荡器）和电容就可组成振荡器，如图2-2所示。
加电以后延时一段时间（约10ms）振荡器产生时钟，不受软件控制，图中Y1为晶振，震荡产生的时钟频率主要由Y1确定。
电容C1，C2的作用有两个：
一是帮助振荡器起振，二是对振荡器的频率起微调作用，典型值为30pF。
晶振电路的设计如图2-2所示：
图2-2
晶振电路设计
2.5数码显示管的选择
数码显示管用来作为时间的显示输出，一般用7段数码显示管。
本次设计中采用7段共阴数码显示管应用简单、可靠性高、成本低，作为显示输出。
连接时段选信号接在P0口的P0.0～P0.6七个I/O口上，P1口是准双向I/O接口在输出驱动部分具有驱动4个TTL负载的能力，即输出电流不大于400μA，所以在接电阻时选择接510Ω限流电阻。
而在位选方面采用单片机P2口的P2.0～P2.2三个I/O口作为位选信号的输出口
3、软件详细设计
3.1
主程序的设计
此程序的及时采用定时器T0和T1中断完成，其余状态循环调用显示子程序。
3.2
显示子程序的设计
由于采用软件动态扫描实现数据显示，显示用十进制BCD码的数据对应段码存放在ROM表中。
显示时，先取出70H～75H某一地址中的数据，然后查得对应的显示段码从P0口输出。
P2口将对应的数码管选中，就能显示该地址单元的数据值。
3.3
定时器T0、T1中断服务程序的设计
定时器T0用于响铃程序，定时器T1用于计时程序。
当答题剩余5秒种时P3.6口不断取反使喇叭发出一定频率的声音，提示选手
图3-2
中断程序流程图
3.4
抢答处理程序的设计
当有选手第一个按下
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