单片机抢答器Word文档格式.docx
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但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！
只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。
由于单片机对本钱是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？
很多高级的语言已经到达了可视化编程的水平为什么不用呢？
原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。
一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会到达几十K的尺寸！
对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能承受的。
单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。
一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。
1.2单片机AT89C52
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
AT89S52具有如下特点：
40个引脚，8kBytesFlash片程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器〔RAM〕，32个外部双向输入/输出〔I/O〕口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗〔WDT〕电路，片时钟振荡器。
在本设计中用P2口控制LED数码管显示，用P0口控制彩灯〔发光二极管〕指示，用P1口接选手和主持人抢答按钮。
如图1-1所示。
图1-1AT89C52双列直插式封装的引脚图
1.2.1电源引脚
〔1〕GND〔20〕：
接地端。
〔2〕Vcc〔40〕：
接DC电源端，Vcc=5.0V±
20%。
1.2.2时钟引脚
〔1〕XIAL1〔19〕：
外接振荡器〔如晶振〕的一个引脚，采用外部振荡器时，此引脚接振荡器的信号。
〔2〕XIAL2〔18〕：
外接振荡器〔如晶振〕的一个引脚，采用外部振荡器时，此引脚接振荡器的悬浮。
1.2.3控制线
〔1〕RST〔9〕：
复位输入端。
在此脚上出现至少两个机器周期的高电平，将使单片机复位。
〔2〕ALE/〔
〕〔30〕：
地址锁存允许/编程脉冲。
〔3〕
〔29〕：
外部ROM读选通信号。
〔4〕
/
〔31〕：
、外ROM选择/编程电源。
1.2.4单片机I/O口
4个8位输入/输出口，一共32个引脚。
1.3抢答器的意义
随着我国改革开放以来，人们生活水平不断提高，个人财产也日益丰富,人们除了注重物质生活外,对精神生活的要求也越来越高。
智能抢答器，是基于单片机设计和开发的一个实用性产品，在现代社会里。
无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目,都会举办各种各样的智力竞赛。
特别是在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易等，都会用到抢答器。
抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比拟简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。
目前市场上已有各种各样的智力竞赛抢答器,但绝大多数是早期设计的,以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结的产品,这局部抢答器已相当成熟,但功能越多的电路越复杂，且本钱也比拟高，发生故障的可能性也比拟高．传统普通抢答器主要存在以下缺陷：
传统的抢答器都是导线布线，受现场环境影响很大。
显示方式简单，无法判断提前抢按按键的行为．且不便于电路升级换代。
当今计算机的普及和电子信息技术的迅猛开展,对智能抢答器有了更高的要求，如何有效的保证许多公开竞争场合裁决的公平，公正。
单片机智能抢答器为之提供了条件和开展空间。
建立一个价格适宜、智能化、自动化、数字化等特点的智能抢答器具有重要意义。
本系统采用单片机作为整个控制核心。
控制系统的三个模块为：
显示模块、存储模块、抢答开关模块。
该系统通过开关电路四个按键输入抢答信号，利用数码管来完成显示功能，用按键来让选手进展抢答，在数码管上显示哪一组先答题的，从而实现整个抢答过程。
1.4抢答器的设计
1.4.1设计任务
1.设计一个系统去除和抢答器控制开关S，该开关有主持人控制。
2.设计四路抢答的按钮，由选手或代表队控制。
3.设计一个时序控制电路。
时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下二项功能：
①主持人将控制开关拨到"
开场"
位置时，LED指示灯亮。
显示电路，报警电路进入正常工作状态
②当参赛选手按动抢答键时，彩灯指示灯亮。
抢答电路停顿工作。
其他任一路选手抢答电路均不能再行抢答
4．设计一个LED显示电路，中选手正确抢答或违规抢答时显示相应选手的编号
5．设计一个彩灯指示电路，当抢答器处于待机状态或选手抢答时正确指示
6．设计一个电源电路为抢答器提供+5V电源
1.4.2设计要求
1.单片机控制电路必须做到：
主持人将按钮按到“复位〞状态，抢答器应处于待机状态；
主持人将按钮按至“开场〞状态，宣布“开场〞抢答器开场进入正确工作。
第一路选手在抢答成功或违规抢答后不会再承受其他任一路的指令。
2.选手抢答按钮必须做到：
选手在抢答时，实现:
优先判断，编号锁存，编号显示，彩灯提示。
当第一轮抢答之后制止二次抢答。
如果再次抢答必须有主持人再次操作“复位〞“开场〞状态开关。
3.译码显示电路的任务是“翻译〞二进制编码并在LED数码管上准确显示选手代号，不能出现乱码，错码现象。
4.彩灯指示电路必须能准确迅速的显示抢答器正确工作状态。
5.电源电路的作用是为抢答器提供+5V直流电源。
1.5四路抢答器主要元器件简介
1.5.17805稳压集成芯片
7805稳压集成芯片是一个三端稳压集成芯片，主要起到稳定电压的作用。
使电源能够输出较稳定的5v直流电压，为抢答器提供电源。
它的管脚如图1-2所示。
图1-27805稳压集成芯片管脚
1.5.274HC245驱动集成芯片
74HC245驱动集成芯片有八个独立的驱动器，用以驱动LED数码管显示。
它的管脚如图1-3所示。
图1-374HC245管脚图
第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1〞高电平时信号由“A〞端输入“B〞端输出，DIR=“0〞低电平时信号由“B〞端输入“A〞端输出。
第2~9脚“A〞信号输入输出端，A1=B1……A8=B8，A1与B1是一组，如果DIR=“1〞OE=“0〞那么A1输入B1输出，其它类同。
DIR=“0〞OE=“0〞那么B1输入A1输出，其它类同。
第11~18脚“B〞信号输入输出端，功能与“A〞端一样。
第19脚OE，使能端，假设该脚为“1〞，A/B端的信号将不导通；
只有为“0〞时，A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。
第10脚GND，电源地。
第20脚VCC，电源正极。
1.5.3LED四位共阴极数码管
LED四位共阴极数码管部的四个数码管共用a～dp这8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有四个数码管，所以它有四个公共端，加上a~dp，共有12个引脚，下面便是一个共阴的四位数码管的部构造图〔共阳的与之相反〕。
引脚排列依然是从左下角的那个脚〔1脚〕开场，以逆时针方向依次为1~12脚，下列图中的数字与之一一对应。
其部原理图及管脚图接法等，如图1-4所示。
图1-4四位共阴极数码管管脚图
本设计所使用的是420361系列的四位共阴极数码管，此系列与SM420361K一样。
SM420361K是12P、4阴、长×
宽×
高-30.1×
14.1×
7.3mm，12-9-8-6公共脚，A-11B-7C-4D-2E-1F-10G-5DP-3。
第二章四路抢答器硬件设计
2.1单片机的选择
根据初步设计方案的分析，设计这样一个简单的应用系统，以89C52单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，可以实现4位数字抢答器的各项根本功能，例如定时抢答、显示抢答选手等等。
2.2电源电路
电源电路是电路根本功能得以实现的根底，关系到整个电路的正常工作，不能有过失。
主要由二极管IN4001、7805、电容1000uf、220uf、0.33uf组成。
具体原理是9V交流电经过二极管IN4001组成的电桥，利用其单向导电性供电给7805进展5V稳压。
7805的3脚输出5V电源经过220uf和0.33uf进展滤波，然后输出稳定的直流5V电源。
如图2-1所示。
图2-1电源电路
2.3按键设计
4个抢答按键分别接入单片机的P1.1～P1.4端口，单片机通过读取P1.1～P1.4的值来判断当前输入的是4个抢答按键中的哪一个。
如图2-3所示。
图2-2按键电路图
2.4时钟电路设计
单片机必须在时钟驱动下才能正常工作，在单片机部有一个时钟振荡电路，只需要外部接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机的各个单元，决定单片机的工作速度。
电路如图2-3所示。
图2-3时钟电路
一般选用石英晶体振荡器。
电路中两个电容，它们的作用有两个：
一是帮助振荡器起振；
二是对振荡器的频率进展微调。
它们的典型值为33pf。
单片机在工作时，由部振荡器产生或由外直接输入的送至部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。
其大小是时钟信号频率的倒数。
图中时钟信号频率为12MHz，即f=12MHz，那么时钟周期为1/12µ
s。
2.5复位电路设计
单片机第9引脚RST为复位端输入端，只要在复位端保持至少两个机器周期的高电平，将使单片机复位。
电路如图2-4所示。
、
图2-4复位电路
复位电路由复位按钮以及电容47uf、电阻220Ω、1KΩ构成复位电路。
由于单片机是高电平复位，所以当复位按钮按下后，单片机进入复位状态。
当上电后，由于电容的缓慢充电，单片机9脚电压逐步由高转向低，经过一段时间，单片机的9脚稳定在低电平状态，此时单片机复位完毕，单片机各状态恢复到初始状。
系统程序从0000H开场执行。
2.6显示电路设计
显示电路设计与硬件关系极大。
当硬件固定后，如何在不引起操作误解的前提下提供尽可能丰富的信息，全靠软件来解决。
显示电路使用四位七段数码管，共阴极接法，高电平亮。
电路如图2-5所示。
图2-5显示电路
2.7彩灯指示电路
本设计的彩灯指示电路是采用发光二极管报警形式。
当工作在不同情况下，彩灯指示电路会亮起不同颜色的发光二极管，给主持人提示。
如图2-6所示。
图2-6彩灯指示电路
第三章系统设计及调试
3.1系统的主要功能模块
本系统是借用单片机采用模块化设计的4路抢答器，如图3-1所示。
图3-1系统的主要功能模块
本系统采用模块化设计的4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4个按键输入，分别对应4路选手的抢答按键。
单片机是整个抢答器的核心，部电路设计用汇编语言编写。
3.2程序流程图
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，抢答器部的存放器工作，并识别、记录第一个，在整个抢答器工作过程中，显示电路还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。
在本设计中包括了以下主要的程序：
主程序，非法抢答程序，正常抢答处理程序，犯规处理程序，显示程序。
主流程图如3-2所示。
图3-2程序流程图
3.3调试
将共阴数码管焊好，再将集成电路插座焊上，这样这局部电路就制作完成了。
接下来对这局部电路进展测试，接上电源，数码管全灭，用一导线的一端与地线相连，另一端依次碰集成电路插座的21到26脚，一边碰一边查看数码管，正常时可以看到每碰一个脚，对应一段数码管灯亮。
假设不亮，仔细查看与该脚相连的电阻及数码管是否虚焊。
将烧录好程序的AT89C2051芯片插上，注意方向不要插错〔反插容易损坏芯片〕，芯片上有一个小三角的标记处为1脚。
只要元件焊接无误，按以上制作流程操作，装好后就可以正常工作。
制作完成的4路抢答器见。
所有元件全部制作完成后，接上电源，电源指示灯亮，按动4路抢答开关中的任何一路，同时数码管显示相应的抢答开关号。
抢答成功后，按下复位键，系统返回抢答状态。
3.4总体性能与功能扩展
经过硬件的精心焊接和程序的认真编写，用仿真软件EWB进展了仿真模拟，最后进展试验调试。
本抢答器均能实现设想安排的各项功能要求。
同时该抢答器有先进的可扩展性与功能、更高的可用性并且可以在实际应用中稳定使用，不会出现任何意外情况。
另外本设计可以对抢答器扩展的功能有：
1.可以对该4路抢答器扩展为8路抢答或8路以下抢答〔只需更改程序另外焊接4个按钮开关〕。
最多扩展可以同时满足8个人或8个代表对参加竞答比赛。
2.可以将该抢答器扩展抢答定时功能〔需另外附加LED数码显示定时电路和改写程序〕。
可以对选手的抢答时间进展定时。
3.可以对该抢答器扩展遥控抢答〔需另外焊接遥控电路〕。
可以对抢答器进展遥控控制。
4.可以对该对抢答器的报警电路扩展，可以改变抢答或报警单调的音调改为柔美的音乐声音。
因在实际制作过程中对原材料的购置，硬件电路的焊接，软件编程的要求等诸多因素的考虑本设计中未对以上几个可扩展功能设计实现。
如果提供相应的器材及时间上的宽限，我想我一定可以完成上述扩展功能，进一步完善我的作品。
但个人认为本设计还是比拟完美的，非特殊要求无需对以上几个可扩展功能实现。
现有功能就可满足对一般抢答竞赛场合的要求。
设计总结
2021年5月，我开场了我的毕业论文工作，时至今日，论文根本完成。
从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。
历经了几个月的奋战，紧而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。
回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
5月初，中选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。
我将这一困难告诉了导师与同学，在他们的指导和帮助，终于使我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。
在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。
我在学校图书馆还在网上查找各类相关资料，将这些珍贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、准确、数量多，这有利于论文的撰写。
然后我将收集到的资料仔细整理分类，及时拿给导师进展沟通。
9初，资料已经查找完毕了，我开场着手论文的写作。
在写作过程中遇到困难我就及时和导师联系，并和同学互相交流。
在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，论文也慢慢成型。
10月中旬，论文的文字表达已经完成。
在设计电路初期，由于没有设计经历，觉得无从下手，空有很多设计思想，却不知道应该选哪个，经过导师的指导，我的设计渐渐有了头绪，通过查阅资料，逐渐确立系统方案。
当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。
这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。
在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。
我不会忘记这难忘的几个月的时间。
毕业论文的制作给了我难忘的回忆。
在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的冲动和兴奋；
亲手设计电路图的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情。
这段旅程看似荆棘密布，实那么蕴藏着无尽的宝藏。
我从资料的收集中，掌握了很多单片机、LED显示屏的知识，让我对我所学过的知识有所巩
固和提高，并且让我对当今单片机、LED显示屏的最新开展技术有所了解。
在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。
在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。
脚踏实地，认真严谨，实事的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。
我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感帮助我的同学。
附录一元器件清单
1.电源电路：
电源线一根，交流变压器9V一个，开关一个，IN4001整流二极管4个,1000u16V、220u16V滤波电容各1个，0.33uf〔334〕滤波电容1个，7805稳压集成芯片一个，220Ω限流电阻一个电源指示灯红色发光二极管〔小〕一个
2.单片机控制电路：
AT89S52单片机（实际是STC89C52RC单片机）一块，40P底座1个，排针1条
3.单片机复位电路：
16V47uf电容一个，1KΩ电阻1个，220Ω电阻1个
4.单片机晶振电路：
12MHZ晶振一个，33pf电容2个
5.LED显示电路：
LED四位共阴极数码管一块
6.驱动电路：
74HC245驱动集成芯片一块，20P底座一个
7.彩灯指示电路：
220Ω限流电阻7个，发光二极管3红3绿1黄
8其他配件：
万能板1块，排线2条
附录二抢答器硬件电路图
附录三抢答器程序
ORG0000H
FW:
MOVP1,#0FFH
MOVP2,#0FFH
MOVP3,#0FFH
MOVP0,#0FFH
CLRA
D:
MOVP0,#10001000B
P1.0,DD
QD:
NOP
JNBP1.0,QD
LJMPTD
DD:
P1.1,ER
MOVA,#01100001B
LJMPCW
ER:
P1.2,SAN
MOVA,#11011011B
LJMPCW
SAN:
P1.3,XA
MOVA,#11110011B
XA:
P1.4,D
MOVA,#01100111B
TD:
MOVP0,#11110001B
ZQ:
P1.1,ZQ1
LJMPOUT
ZQ1:
P1.2,ZQ2MOVA,#11011011B
ZQ2:
P1.3,ZQ3
ZQ3:
P1.4,ZQ4
ZQ4:
P1.0,ZQ
VV:
JNBP1.0,VV
LJMPFW
CW:
MOVP2,A
WW:
MOVP3,#00H
MOVP0,#0F8H
ACALLDELAY
MOVP0,#1FH
LCALLDELAY
SJMPWW
OUT:
MOV60H,#22H
MOVP0,#0FFH
CLRP0.3
ZH:
MOVA,#11H
CPLA
XX:
MOVP3,A
RLA
DJNZ60H,XX
SETBP0.3
SJMPXX
DELAY:
MOV22H,#01H
LH3:
MOV23H,#88H
LH2:
MOV24H,#0FAH
LH1:
P1.0,LH0
UU:
JNBP1.0,UU
LH0:
DJNZ24H,LH1
DJNZ23H,LH2
DJNZ22H,LH3
RET
END
参考文献
[1]靖武，周灵彬.单片机原理、应用与PROTEUS仿真[M].：
电子工业,2021.
[2]纪静波，文革.低频电子线路[M].：
机械工业,2021，163-166.
[3]梁炳东，单片机原理与应用[M].：
人民邮电，2021年.
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