单片机控制的智力竞赛抢答器毕业论文 毕业设计Word文件下载.docx

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0绪论

智力竞赛是一种能锻炼人的头脑开发人的IQ的一种大众化游戏，也起到娱乐的作用。

现在智力竞赛越来越被多数人喜爱和娱乐，像中央卫视的三星智力快车、金苹果、幸运50等等多档智力竞赛节目都拥有大批的忠实观众。

而且国内外各地电视台、工厂、学校等单位也会常常举办类似的智力竞赛活动，然而智力竞赛抢答器是必要设备。

0.1论文背景及意义

抢答器又称第一信号鉴别器,是一种广泛应用于企事业单位和商业部门,为各种知识竞赛,文娱活动提供公正客观快速裁决的一种常用的电子设备,也是一种在现实应用中逐渐成型的电子产品.目前市场上已有各种各样的智力竞赛抢答器,但绝大部分是早期设计的,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（模拟电路:

电路中的元件（器件）动作方式属于线性变化的电路。

通常著重的是放大倍率,讯杂比,工作频率等问题。

常见如:

变压电路,放大器电路,都是属于仿真电路。

亦称为类比电路。

比如你听收音机、看电视、打电话的时候从喇叭里听到的语音信号的电路。

相对应的是数字电路。

但模拟电路是数字电路的基础，数字电路的器件都是模拟电路组成的。

数字电路:

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。

由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能。

）。

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,而且成本偏高,故障高,显示方式简单（有的甚至没有显示方式）,无法准确及时的判断提前抢按按钮的行为,不便于电路升级换代。

近年来随着科技的不断创新和不断的发展,单片机应用正在不断的深入,同时也带动了传统检测系统的进步。

本文将提供一种新的八路数显智力抢答器设计方案，大胆地利用传统的8051芯片和74系列芯片结合设计出八路数显智力抢答器。

通过这次论文设计,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，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。

提高动手能力和排除故障的能力。

[1]

0.2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。

而单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到国内外的重视和关注，应用很广、发展很快。

单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。

这些优点使得单片机的应用领域变的越来越广,为适应各种竞赛场合,这种运用单片机设计的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。

0.3抢答器的未来发展

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

由于具有上述优点，单片机的使用领域已十分广泛，已经远远超出了计算机科学的领域，小到玩具，信用卡，大到航天器，机器人，从实现数据采集，过程控制，模糊控制等智能控制到人类的日常生活，可以说，在人们的生活生产中都离不开单片机，又如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器，电子万年历，到计时器，定时器，计数器，频率计，电子秤，电子血压表等。

各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，“电脑型”，如智能型洗衣机，电脑温控冰箱等。

在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。

单片机的应用具有范围广的特点，对各个行业的技术改造和产品智能化的更新换代起着重要的推动作用。

所以单片机设计控制的智能抢答器也将被广泛运用各种竞赛场合。

1.抢答器的总体设计

本设计主要是由单片机电路来实现的,主持人控制开关主要包括开始抢答键和开始答题键。

本设计抢答器实现的功能:

1）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他各路，由程序对键盘译码并显示最先按下抢答器的路数及其当前时间。

如果有抢答提前抢答，那么此后任何人按抢答键都是无效的，显示的数字也不会有任何的变化。

2）抢答限时：

主持人按下抢答键后，设置5秒为抢答时间若是在5秒的时间里没有抢答，倒计时为0时就会自动发出报警信号，说明该次抢答题目作废。

此时闭锁所有抢答按键，只有主持人再次按下抢答按钮开始下一次抢答方可再次进行抢答。

3）答题限时：

当主持人按下抢答按钮，此题被抢答后，主持人则会按下开始答题按钮时，启动60s倒计时，若抢答人答题时间过长，倒计时为0时就会发出报警信号，说明答题时间到，显示返回当前台数及其分数为下一步计分做出准备。

4）计分功能：

当按下计分键后开始计分，可以实现加减计分，分值可以在0~9900之间设置。

如果各题分值相同，可以在第一次设定计数分值后直接按加键或减键来实现计分。

每次加减100分。

5）查询功能：

当按下查询键后，可以查询各台分值。

按下分组数直接显示当前台数及其分值，比如按下1，显示台数为1，分值为其当前实际分值。

6）当没有按下抢答键，直接按数字1-8，则违规，显示违规组号。

1.1设计方案的论证

本文介绍的是八路抢答器，由单片机电路（时钟电路,复位电路）,键显电路,报警电路,电源电路组成。

其特点是简单易制，其制作成本低，线路简单，选材及制作容易等特点，并且能够实现优先抢答，报警提示和数字显示分数功能，具有数字集成电路的锁存性，可用于各种智力抢答等娱乐活动中。

本文的设计运用了所学的单片机知识，单片机是一门技术性、应用性、实践性很强的一门学科。

通过设计本文进一步加强了综合运用能力及单片机运用系统的开发和设计能力，启发思维创新，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是知识转化为能力，能力转化为工程素质的阶段。

1.2设计思路

目前,抢答器存在着各种问题,本设计进一步完善抢答器的设计,实现抢答器的多功能,抢答功能、抢答限时功能、答题限时功能、计分功能、查询功能,从而使得抢答器变得准确直观。

1.3总体设计框图

图2-1总体框图

2.抢答器的硬件设计

2.1单片机外围电路

单片机部分主要包括时钟电路和复位电路。

2.1.1单片机外围电路实现功能

8051单片机在整个电路系统中起控制作用,而晶振和复位保证了单片机的正常运行。

2.1.2单片机外围电路图

图3-1单片机外围电路图

2.1.3单片机外围电路芯片介绍

本设计主要运用的是单片机8051作为核心原件以及外围电路构成，由于采用单片机，使得外围电路结构非常的简单，但功能并不比一般的抢答器少。

8051单片机40个引脚大致可以分为4类:

电源,时钟,控制和I/O引脚。

图3-28051芯片

图3-38051芯片引脚

8051引脚介绍:

1.电源:

（1）VCC芯片电源,接+5V

（2）VSS接地端

2.时钟:

XTAL1,XTAL2晶体振荡电路反相输入端和输出端.若使用石英晶体振荡时,则应将石英晶体的两个接脚接到XTAL1和XTAL2接脚上,若使用外部的脉波信号源时波信号接到XTAL2脚上,而XTAL1必须接地。

可使用的工作频率在1.2~12MHZ

3.控制线:

控制线一共有4根。

（1）ALE/PROG:

地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。

ALE:

用来锁存P0口送出的低8位地址。

/PROG:

片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。

（2）/PSEN:

外ROM读选通信号.在外部程式记忆体的指令码获取周期时,PSEN将送出一个闪控信号,以表示CPU正自外部的程式记忆体中读取指令码。

（3）RST/VPD:

复位/备用电源。

RST:

复位信号输入端。

VPD:

在VCC掉电情况下,接备用电源.以保证CPU内的资料不会流失。

（4）EA/VDD:

内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

/EA:

使用片内程序存贮器时，/EA接高电平。

无片内程序存贮器或不使用片内程序存贮器，只使用片外程序存贮器时，/EA接低电平。

VDD:

片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源VDD。

4.I/O线:

共有4个8位并行I/O端口,P0、P1、P2、P3口,共32个引脚.每个I/O口都有锁存器,输出驱动器和输入缓冲器.P3口还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号。

PO口:

本引脚有两种用途:

当作I/O口时为口0，为8位元双向开吸极（OpenDrain）的I/O口。

将信号l写入口0时，可使其引脚进入高阻抗状态，此时可当作I/O输入引脚。

每支引脚可驱动8个LS-TTL负载。

本引脚亦当作多工式的低阶地址（A0-A7）及资料（DO-D7）汇流排，可供存取外部的记忆体。

通常在每一个指令周期中先送出低阶地址信号（此时亦伴随着送出ALE信号），然后再送出资料信号，故这8支引脚又称之为AD0-AD7。

P1口:

为8位元双方向性的I/O口。

将信号l写入口l时，可使其引脚由其内部提升为高电位状态，此时可当作I/O输入引脚。

每支引脚可驱动4个LS-TT