基于AT89S52的八路抢答器.docx
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基于AT89S52的八路抢答器
毕业设计（论文）
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基于AT89S52的八路抢答器
指导者：
（姓名）（专业技术职务）
（姓名）（专业技术职务）
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摘要
抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。
但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低。
作为一个单位，如果专门购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展，因此设计了本抢答器。
本设计是以八路抢答为基本理念。
考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89S52单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的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，扬声器发生提示。
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，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。
关键词：
AT89S52LED数码管抢答器计时
目录
1绪论1
1.1课题研究的相关背景1
1.2选题的目的和意义1
1.3课题研究的内容1
1.4国内外研究现状2
1.5抢答器目前存在的主要问题2
2抢答器的系统概述3
2.1系统的主要功能3
2.2系统需求分析4
2.3抢答器的工作流程4
2.4抢答器的工作过程6
2.5器件选型方案及详细清单6
2.6AT89S52特殊功能寄存器7
2.7AT89S52的功能及简介8
2.8抢答器的优点及组成9
2.9本章小结10
3系统总体方案的设计10
3.1硬件电路的设计10
3.2总体原理图11
3.3时钟频率电路的设计11
3.4复位电路的设计12
3.5显示电路的设计13
3.6键盘扫描电路的设计16
3.7发声电路17
3.8系统复位18
3.9本章小结19
4软件设计20
4.1主程序系统结构图20
4.2软件任务分析20
4.3程序流程图21
4.4主要程序分析23
4.5本章小结29
5Proteus仿真系列组图29
5.1复位图29
5.2设置计时时间29
5.3抢答成功并显示倒计时29
5.4答题时剩余时间显示30
5.5本章小结30
6总结与展望30
6.1总结30
6.2展望31
参考文献32
致谢33
天津职业技术师范大学毕业论文（设计）成绩评定表34
1绪论
1.1课题研究的相关背景
抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。
早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。
现在大多数抢答器均使用单片机（如MCS-51型）和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。
本课题利用AT89S52单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的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和选手号码。
用开关做键盘输出，扬声器发生提示。
系统达到要求：
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是在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，时间完后系统自动复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法[1]。
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。
1.3课题研究的内容
本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。
主持人有开始抢答和开始回答、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60s。
通过加键和减键修改上述时间。
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。
如果主持人没有按下开始键而选手就抢答则无效。
如果选手没有抢答，则主持人的开始回答和加分键无效。
开始抢答后，时间控制键无效。
通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部，第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于目前抢答器。
所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性。
本论文章节的结构和内容如下：
第一章：
绪论。
简要介绍了抢答器的发展现状，说明了本课题研究的内容。
第二章：
抢答器系统概述。
说明了抢答器的工作过程和主要功能，并定下了本课题要达到的设计目标。
第三章：
抢答器的硬件电路的设计。
详细描述了本课题各个组成电路单元的设计。
第四章：
抢答器的软件设计，并编程序。
第五章：
Proteus仿真，仿真出结果。
第六章：
总结。
总结课题设计，指出设计中的一些问题，提出改善的意见，并展望抢答器的未来设计。
1.4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。
为适应高校等多代表队单位活动的需要而设计一个多功能抢答器，这种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[2]。
1.5抢答器目前存在的主要问题
随着改革开放事业的不断深入，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。
但抢答器的使用频率校低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。
作为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。
而且目前多数抢答器存在3个不足之处[3]：
第一，现场线路连接复杂。
因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。
选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。
第二，电路复杂。
因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。
采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。
第三，选手抢按成功，但出现没有抢答被记录的问题。
2抢答器的系统概述
2.1系统的主要功能
本系统是借用单片机采用模块化设计的八路抢答器，包括8路抢答按纽、计时显示、提示功能等（根据需要可另设或多设相关功能）、开始抢答与开始答题控制按钮、时限设定、各种相关显示调控功能等（根据需要也可另设或多设相关功能）。
系统的主要功能模块方框图如图1所示。
图1系统主要功能模块
本系统采用模块化设计的八路抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。
一共有8个按键输入，分别对应8路选手的抢答按键。
主持人有抢答开始和答题开始键。
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60s。
通过加键和减键修改上述时间。
新时间开始有效。
如果主持人按下开始抢答按键时，选手才可以抢答，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，并且主持人的时间控制和加分键无效。
如果选手抢答了，此时选手的抢答键、主持人的开始抢答、时间控制和加分键无效；如果开始答题键按下，此时选手的抢答键、主持人的开始抢答、时间控制无效。
单片机是整个抢答器的核心，内部电路设计用C语言编写。
它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢按及答题倒计时功能等。
本设计中，有两个四联共阳的数码管组。
没有开始抢答时，显示八个选手的成绩；主持人按下开始抢答、开始答题和时间控制键时，其中两个显示时间，一个显示抢答号码，其他不显示。
主持人依次按下复位键（RESET），开始抢答键后开始抢答。
可以抢按，当抢按超过规定时间或答题超过规定时间后数码管显示八位选手成绩。
若有选手在规定时间内抢按成功，则数码管显示抢答剩余时间的同时也显示选手号码。
在按开始回答键后，数码管显示答题剩余时间并显示选手号码。
主持人给选手加分后显示八位选手的成绩。
2.2系统需求分析
1、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。
2、抢答限定时间和回答问题的时间可以在1～99s设定。
3、可以显示是哪位选手有效抢答，正确按键后有音乐提示。
4、抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位。
2.3抢答器的工作流程
抢答器的基本工作原理[4]：
在抢答竞赛或呼叫时，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，并识别、记录第一个号码，同时内部的定时器开始工作，记录有关时间并产生超时信号。
在整个抢答器工作过程中，显示电路、声音电路等还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。
抢答器的工作流程分为：
系统复位、正常流程、违例流程等几部分，如图2所示，下面分别予以介绍。
图2抢答器工作流程
2.4抢答器的工作过程
1、如果想调节抢答时间或答题时间，在开始之前按时间控制键，此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值，每按一次时间加或减“1s”，LED上会显示改变后的时间，调整范围为0~99s，0s时再减1s会跳到初始值，99s时再加1s会变到初始值。
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，此时只可以按答题开始按键，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。
3、在答题倒计时期间，只能按加分键给答题选手加分，之后LED上显示每位选手的成绩。
总而言之，本课题利用AT89S52单片机及外围接口实现的抢答系统设计了抢答器，该抢答器增加了新功能、提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本，是一个实用的工程设计。
2.5器件选型方案及详细清单
表1器件选型方案的详细清单
器件名称
规格型号
数量
微处理器
AT89s52
1
芯片
7805
1
电阻
10K
8
200
1
1K
9
电容
30PF
2
22uf
1
100uf
1
104
1
10uf\16v
1
晶振
12MHZ
1
按钮
17
7段四联数码管
LG5641BH
2
扬声器
1
二极管
1N4007
4
三极管
8050
8
发光二极管
1
变压器
1
2.6AT89S52特殊功能寄存器
特殊功能寄存器也称专用寄存器[5]，是具
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