单片机课程设计8位抢答器汇总Word下载.docx

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抢答器单片机LED数码显示管定时器/计数器

目录

1.概述…………………………………………………………………………1

1.1课程设计的任务………………………………………………………1

1.2课程设计的要求……………………………………………………………1

1.3课程设计的意义……………………………………………………………1

2.系统总体方案及硬件设计………………………………………………………2

2.1设计任务分析………………………………………………………………2

2.2设计方案……………………………………………………………………2

2.2.1原理框图………………………………………………………………2

2.2.2各功能模块介绍…………………………………………………………2

2.3电路设计……………………………………………………………………7

2.3.1硬件选型…………………………………………………………………7

2.3.2功能模块电路设计………………………………………………………7

3.软件设计………………………………………………………………………10

3.1系统分析……………………………………………………………………10

3.2参数计算……………………………………………………………………11

3.3程序设计……………………………………………………………………11

4.实验仿真………………………………………………………………12

5.课程设计体会………………………………………………………………14

6.参考文献…………………………………………………………………14

附件一………………………………………………………………………………15

附件二………………………………………………………………………………25

1.概述

1.1课程设计的任务

结合所学单片机原理及接口技术，利用STC89C52单片机设计一个8位选手参加竞赛的抢答器。

1.2课程设计的要求

基本要求：

（1）设置一个由主持人控制的系统清除和抢答控制开关。

（2）具有锁存和显示优先抢答选手的编号功能,并一直保持到主持人将系统清除为止。

扩展要求:

（1）抢答器具有定时抢答功能.当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，显示器上显示00。

（2）主持人可以设定抢答时间（如30秒）。

（3）参赛选手抢到答题权时,扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为10秒左右。

1.3课程设计的意义

为期两周的课程设计，首先，让同学们对本学期的《单片机原理及接口技术》课本知识记忆更牢固，也便于理解课上未能懂得的知识；

其次，此次课程设计能够锻炼同学们的动手能力，从任务分析到设计电路，都是自我锻炼的机会；

然后，同学间相互讨论能够锻炼合作能力最后能让同学熟悉单片机仿真软件Proteus，单片机开发环境Keil的应用；

增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解；

使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。

2.系统总体方案及硬件设计

2.1设计任务分析

设计要求利用单片机完成一个8位抢答器。

需要用到4位共阳极数码管显示倒计时秒数和抢答成功的选手编号。

所以。

单片机程序中首先要有8位按键输入模块，还要有数字显示模块，利用外部中断进行调整强大时间，利用定时器模块进行倒计时和蜂鸣器响应时间的设置。

同时要设置开始抢答和抢答重置的按键输入。

电路中需要用到外部晶振，利用锁存器达到任务中显示锁存的要求。

2.2设计方案

2.2.1原理框图

图1设计原理框图

2.2.2各功能模块介绍

（1）定时器中断0\1服务处理 

定时器1用于响铃程序，定时器0用于计时程序。

倒计时期间当有选手第一个按下抢答器按扭时数码管显示选手号码，开始倒计时，并锁定抢答。

抢答完成后，蜂鸣器响十秒。

无人抢答，倒计时结束后，蜂鸣器响十秒。

（2）外部中断0\1服务处理

外部中断0用于对抢答时间进行加处理，外部中断1用于对抢答时间进行减处理。

（3）外部晶振

外部晶振为单片机提供时钟信号，还作为定时器的计数信号，使用单片机的定时器要考虑晶振的数值。

此次课程设计中，使用的是11.059MHz的外部晶振。

（4）单片机复位

当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。

（5）8位抢答按键

1-8号按键，都能进行抢答，抢答后相连接的管脚输入低电平，单片机结束倒计时，同时其他按键不能再抢答，数码管显示选手号，并保留剩余抢答时间。

（6）抢答开始、复位按键

两个按键分别完成抢答开始、抢答复位功能，抢答开始后选手方能进行抢答，若无选手抢答，倒计时继续进行。

抢答复位功能只能在倒计时结束时进行，复位后，抢答时间恢复设定值。

（7）LED数码管显示模块

图24位LED数码管

led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。

位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。

图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。

颜色有红，绿，蓝，黄等几种。

led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。

选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。

透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。

每位元数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。

4位LED动态显示电路只需一个8位I/O口及一个4位I/O口，其中8个I/O控制段选码，4位I/O控制位选。

进行4位字符显示时，采用扫描显示方式，即在每一瞬间只使某一位显示相应字符，在此瞬间，段选控制I/O口输出相应字符段选码，位选控制I/O口在该显示位送入选通电平（共阴极送低电平，共阳极送高电平），以保证该位显示相应字符。

如此轮流，使每位显示该位应显示字符，并保持延迟一段时间（1～5ms），以造成视觉暂留效果。

不断循环送出相应的段选码、位选码，就可以获得视觉稳定的显示状态。

图374HC373锁存器

74HC373为三态输出的八D锁存器，当三态允许控制端OE为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。

当OE为高电平时，Q0～Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

（8）抢答时间调整按键

利用两个外部中断管脚，连接两个按键，分别实现对抢答时间进行加处理，对抢答时间进行减处理。

（9）STC89C52RC单片机

图4STC89C52RC单片机引脚图

STC89C52RC的特点

STC89C52RC有很宽的工作电源电压，可为2.7～6V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。

STC89C52RC工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电状态仅为20nA。

这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。

STC89C52RC具有以下几个特点：

STC89C52RC与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；

片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；

全静态工作,工作范围:

0Hz～24MHz；

三级程序存储器加密；

128×

8位内部RAM；

32位双向输入输出线；

两个十六位定时器/计数器

五个中断源,两级中断优先级；

一个全双工的异步串行口；

间歇和掉电两种工作方式

超强抗干扰:

高抗静电（ESD保护）,轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰；

宽电压,不怕电源抖动；

宽温度范围,-40℃~85℃；

禁止ALE输出;

；

超低功耗:

1.掉电模式:

典型功耗<

0.1μA；

2.空闲模式:

典型功耗2mA；

3.正常工作模式:

典型功耗4mA-7mA；

4.掉电模式可由外部中断唤醒,适用于电池供电系统,如水表、气表、便携设备等.；

STC89C52RC引脚功能

1电源:

①VCC-芯片电源，接+5V；

②VSS-接地端；

2.时钟:

XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。

3.控制线:

控制线共有4根：

ALE/PROG:

地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲

①ALE功能：

用来锁存P0口送出的低8位地址

②PROG功能：

片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

PSEN:

外ROM读选通信号。

RST/VPD:

复位/备用电源。

①RST（Reset）功能：

复位信号输入端。

②VPD功能：

在Vcc掉电情况下，接备用电源。

EA/Vpp:

内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

①EA功能：

内外ROM选择端。

②Vpp功能：

片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。

4.I/O口线：

P0、P1、P2、P3共四个八位口。

P0口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。

P0口也用以输出外部存储器的低8位地图1址。

由于是分时输出,故应在外部加锁存器将此地址数据锁存，地址锁存,信号用ALE。

P1口是专门供用户使用的I/O口,是准双向口。

P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。

不扩展外部存储器时,P2口也可以作为用户I/O口线使用,P2口也是准双向口。

P3口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O功能或第二I/O功能。

作为第一功能使用时操作同P1口。

2.3电路设计

2.3.1硬件选型

单片机：

STC89C52RC

锁存器：

74HC373

数码管：

4位LED数码管

2.3.2功能模块电路设计

（1）外部晶振电路

图