基于单片机AT89C51的数字抢答器设计Word文档下载推荐.doc

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一个八路数字抢答器的设计需要考虑到可更改回答及抢答时间功能，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，扬声器发声提示。

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；

抢答限定时间和回答问题的时间可在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，抢答时间和回答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。

基于单片机AT89C51的数字抢答器设计，首先完成总体方案的论证制定，绘制控制台的总体框图，然后分析系统的工作原理，在此基础上设计出各部分单元电路原理图，分析其工作原理，进一步完成对系统电路的设计。

在对系统工作原理充分研究的基础上，选择合适的元件型号和参数，再用protel绘图软件画出电路原理图。

关键词：

AT89C51；

LED数码管；

抢答器；

计时器

盐城工学院本科生毕业设计说明书（2010）

Eight-wayfirstanswerdevicebasedonAT89C51

Abstract:

Responderasanelectronicproductshavebeenwidelyusedinintelligenceandknowledgecompetitionsoccasions.Aneight-waydigitalansweringdevicedesignedtotakeintoaccounttoanswerandanswerintimetochangethefunction,usingAT89C51microcontrollerandexternalinterfaceoftheanswersystem,usingsinglechiptimer/countertheprincipleoftimingandcounting,willorganicallycombinehardwareandsoftware,allowsthesystemtocorrectlytime,whilethedigitalcontroltocorrectlydisplaythetime.Switchingtodowiththekeyboardoutput,speakervoiceprompts.AtthesametimethesystemcanbeachievedonlyafterthebeginningoftheResponderResponderonlyeffectiveifstartedbeforetheResponderRespondertobeinvalid;

answerinalimitedtimeandthetimetoanswerquestionscanbesetin1-99s,whichplayerscandisplayiseffectiveandineffectiveResponderResponder,thecorrectbuttonpromptafterthemusic,answerintimeandanswerthequestionsoftimecountdowndisplay,thesystemtimeaftertheexpirationofthemasterforceautomaticresetandreset,thekeysarelockedinaneffectivestate,thebuttonisnotillegal.

AT89C51microcontrollerbaseddigitalansweringdevicedesign,thefirstcompletedemonstrationoftheoverallprogramdevelopment,renderingtheoverallblockdiagramoftheconsole,andthenanalyzetheworkingprinciple,basedonthedesignofthisunitofeachpartofthecircuitschematic,anditsworkingprinciple,furthercompletethesystemcircuitdesign.Thesystemworksinfullonthebasis,selecttheappropriatecomponentmodelsandparameters,andthendrawprotelschematicdrawingsoftware.

Keywords:

AT89C51;

LEDdigitaltubes;

thefirstanswerdevice;

Time

37

目录

1.概述 1

1.1课题的相关背景 1

1.2选题的目的和意义 1

1.3课题研究的内容 1

1.4课题的优点及组成 1

2.方案论证 2

3.抢答器的系统概述 3

3.1国内外的研究现状 3

3.2抢答器的简介 3

3.3系统需求分析 4

3.4抢答器运行的流程图 4

3.5抢答器的工作过程 6

3.6AT89C51的功能及简介 6

3.7AT89C51特殊功能寄存器 9

4.硬件设计模块 10

4.1硬件电路的设计 10

4.2稳压电源电路设计 11

4.3时钟频率电路的设计 12

4.4复位电路的设计 12

4.5显示电路的设计 13

4.6键盘扫描电路的设计 14

4.7发声电路的设计 16

4.8系统复位 16

5.软件设计模块 19

5.1主程序系统结构图 19

5.2软件任务分析 19

5.3程序流程图 20

5.4Proteus软件仿真系列组图 21

6.结束语 23

参考文献 24

致谢 25

附录 26

附录1：

八路抢答器程序清单 26

附录2:

设计图纸 37

附录3:

元器件目录表 38

1.概述

1.1课题的相关背景

随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出了很强的生命力。

进入21世纪以来，开发推出单片机的公司很多，各种高性能单片机芯片市场也异常活跃，新技术的不断采用，更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高。

因其功耗低，超高型，低成本，功能完整，在国内越来越受到用户的重视和广泛使用。

1.2选题的目的和意义

通过这次设计，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，提高独立思考能力和排除故障的能力。

同时通过本课题设计与调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，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。

无论是军队还是电视节目中,都可能会举办各种各样的智力竞赛,都会用到抢答器。

如果要是让抢答者用举手等方法，主持人很容易误判，会造成抢答的不公平，比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。

为了使这种不公平不发生，只有靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性。

1.3课题研究的内容

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，抢答时间和选手回答问题的时间设置，原始状态下抢答时间为30s，回答问题时间为30s。

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。

1.4课题的优点及组成

在知识比赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。

如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。

利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。

课题中主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。

本系统采用AT89C51单片机作为核心。

控制系统的四个模块分别为：

存储模块、显示模块、声音模块、抢答开关模块。

该抢答器系统通过八个个按键输入抢答信号；

利用存储程序来完成软件的设计；

利用一个4位七段共阴数码管来完成显示功能。

工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理，输出控制信号，控制4位七段共阴数码管和喇叭工作。

在数码管上显示哪一组先答题，从而实现整个抢答过程。

2.方案论证

方案一:

八路抢答器可以利用硬件电子元器件实现，系统各部分采用中小规模集成数字电路，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号的触发。

该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能，但是电路结构复杂，调试困难，涉及到外围元件多，并且制作过程工序比较烦琐，不便于安装，实验给实际操作带来很大的麻烦。

方案二:

该系统采用MCS-51系列单片机AT89C51作为控制核心，其片内带有4KflashROM，128的RAM，以及15根I/O口线能满足设计要求。

该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。

利用单片机程序判断选手按键是否有效，但是选手违规抢答，利用简答程序显示，启动蜂鸣器报警，告诉主持人有人违规操作，抢答无效。

给出相应的延时，选手按正常的操作抢答，软件倒计时，利用AT89C51移位寄存7段数码管，实现倒计时显示时间，到5秒相应时间提醒选手时间快到了，要及时作答，并启动蜂鸣器。

由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。

整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。

方案比较分析：

从第一个方案我们可以看出，这个抢答器是由抢答电路，定时电路，报警电路，时序控制电路四个电路组成。

扩展电路是由秒钟脉冲信号产生电路，译码电路，显示电路等，它的功能很齐全，设计的电路也很稳定。

但是它的造价却很高，仅仅是集成电路他就用了八个，这个跟我们当初的设计理念是相冲突的。

我们要的是功能齐全，但是造价比较低的设计。

所