基于51单片机的抢答器的设计本科学位论文.docx
《基于51单片机的抢答器的设计本科学位论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机的抢答器的设计本科学位论文.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于51单片机的抢答器的设计本科学位论文
鞍山师范学院高等职业技术学院
2012届学生毕业论文（设计）
题目：
基于51单片机的抢答
器的设计
系别：
机械电子系___
专业班级：
计算机控制技术12级1班
姓名：
_姜莹莹
学号：
_12794114
指导教师：
王士龙__
完成时间：
2015年3月4日
摘要：
随着科学技术的发展，人们对科学技术以及知识的学习手段多种多样，而抢答器作为一种工具，已广泛应用于知识竞赛场合。
但抢答器的使用频率较低，且有的制作复杂，有的可靠性低。
且抢答器往往因长期存放而损坏，再购置的及时性就会影响活动的开展，故利用所学设计了本抢答器。
本设计是以六路抢答为基本理念。
利用80C51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，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，按非法。
关键词：
80C51单片机；LED数码管；抢答器；计时器
ABSTRACT:
Withthecontiousdevelopmentofscienceandtechnology,promotelearningscienceandtechnology,knowledgeofthevarietyofmeans.WithatoolforQiangdawhichhasbeenwidelyusedinallkindsofknowledgecontestsoccasions.ButQiangdaisusedforfrequency,andsomeproductioncomplexorlowreliability,andbecauseofthelong-termstorage（electronicdeevices）Qiangdafordamagetothepurchaseofthetimelinesofactivities,Thedevelopmentwillbeaffected,sothisQiangdaisdesigned.ThisdesignissixroadQiangdaasthebasicconcept.Whichuses80C51microcontrollerandextrealinterfaceofQiangdasystem,andusesSCMtime/countrtimingandthenumberofmindPrincipe,thesoftwareandhardwareorganicallycombined,whichcouldallowtherighttoconducttime.InQiangdaandwhichonlybeginsaftertheQinagdaonlyeffective,ifatthebeginningofQiangdabeforeQiangdainvalid;Qiangdalimitedtimetoanswerquestionsandthetimecanbesetinthe1-99s;,rightafterthemusickeystips;QiangdatimetotimeandanswerquestionsDaojishi,overtime,thesystemautomaticallyresetcontrolandmandatoryreduction;keyslockedinanactivestate,thekeyisinvalidillegal.
Keywords:
80C51;alphanumericdisplay;Qiangda;timealarm
目录
摘要I
ABSTRACTII
第一章绪论2
1.1 单片机抢答器的相关背景2
1.2单片机抢答器的意义2
1.3抢答器的应用2
第二章系统主要硬件及功能介绍4
2.180C51特殊功能寄存器4
2.280C51单片机的功能5
2.380C51单片机5
2.4抢答器的优点和组成6
2.5系统的工作流程7
第三章硬件电路设计8
3.1总体设计8
3.1.1总体原理图8
3.2按钮输入电路的设计9
3.3显示电路的设计10
3.4复位电路的设计10
3.5时钟频率的设计11
3.6发声11
第四章软件电路设计12
4.1抢答流程图12
4.2系统程序13
4.2.1查询程序14
4.2.1正常抢答处理程序15
4.2.3显示程序16
4.2.4非法抢答处理程序17
4.2.5犯规抢答程序18
4.2.6抢答时间调整程序18
4.2.7倒计时程序20
4.2.8发声程序21
4.2.9加减时间延时22
第五章调试及性能分析23
结束语24
参考文献25
第一章绪论
1.1 单片机抢答器的相关背景
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等功能，本课题利用80C51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和选手号码。
扬声器发生提示。
系统达到要求:
在抢答中，只有开始后抢答限定时间和回答问题的时间可是在1-99s抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；设定；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。
1.2单片机抢答器的意义
本系统采用单片机作为整个控制核心。
控制系统的四个模块为：
显示模块、存储模块、语音模块、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；利用一个数码管来完成显示功能；用按键来让选手进行抢答，在数码管上显示哪一组先答题的，从而实现整个抢答过程。
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。
本文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。
系统工作原理本系统采用80C51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、语音模块、抢答开关模块。
该抢答器系统通过开关电路四个按键输入抢答信号；利用一个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，单片机控制的智能抢答器设计。
1.3抢答器的应用
随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等,因此出现了抢答器。
抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。
因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构。
抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。
传统普通抢答器主要存在以下缺陷：
（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。
（二）、当有多个违规抢答时，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。
对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定。
各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。
普通抢答器存在不公平性。
（三）、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。
第二章系统主要硬件及功能介绍
2.180C51特殊功能寄存器
特殊功能寄存器是80C51单片机中各功能部件对应的寄存器，用于存放相应功能部件的控制命令，状态或数据。
它是80C51单片机中最具有特色的部分，现在几乎所有80C51系列功能的增加和扩展都是通过增加特殊功能寄存器来达到目的的。
英文缩写为SFR，对于80C51系列中的80C51，共定义了21个特殊功能寄存器，如表2-1所示。
表2-1
MCS－51单片机的特殊功能寄存器
符号
地址
功能介绍
B
F0H
B寄存器
Acc
E0H
累加器
Psw
D0H
程序状态存储器
Ip
B8H
中断优先级控制寄存器
P3
B0H
P3口锁存器
Ie
A8H
中断允许控制寄存器
P2
A0H
P2口锁存器
SBUF
99H
串行口锁存器
SCON
98H
串行口控制寄存器
P1
90H
P1口锁存器
TH1
8DH
定时器/计数器1（高8位）
TH0
8CH
定时器/计数器0（高8位）
TL1
8BH
定时器/计数器1（低8位）
TL0
8AH
定时器/计数器0（低8位）
TMOD
89H
T0、T1定时器/计数器方式控制寄存器
Tcon
88H
T0、T1定时器/计数器控制寄存器
DPH
83H
数据地址指针（高8位）
DPL
82H
数据地址指针（低8位）
SP
81H
堆栈指针
P0
80H
P0口锁存器
2.280C51单片机的功能
80C51单片机内部由CPU、4KB的ROM，256B的RAM，两个16位的定时/计数器T0和T1，4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3等组成。
单片微机内部最核心的部分是CPU。
CPU主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入/输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU按其功能可分为运算器和控制器两部分。
控制器由程序计数器PC、指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。
它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。
其功能框图如2-2所示。
图2-280C51单片机的基本组成结构
2.380C51单片机
80C51是一种低功耗、高性能的存储器，80C51采用了CMOS技术制造而成，且保留了MCS-51单片机的所有特性，内部组成基本相同，但却比MCS-51系列集成度高，速度快，功耗低，并增设了两种可以用软件进行选择的低功耗工作方式：
空闲方式和掉电方式。
其最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现单片机
升级会员 