基于STC89C52单片机的8路数字抢答器的设计论文设计.docx

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基于STC89C52单片机的8路数字抢答器的设计论文设计

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2014~2015学年第1学期

《单片机C51技术应用》

课程设计报告

题目：

智力竞赛抢答器

专业：

电子信息工程

王亚南王震

电气工程学院

2014年11月29日

任务书

目录

摘要4

一、绪论5

1．1课题的背景与意义5

1．1．1课题的背景5

1．1．2课题的意义5

1．2课题的任务和要求5

1．2．1课题的任务5

1．2．2课题的要求6

二、STC89C52单片机系统说明7

2．189系列单片机的概况7

2．2STC89C52单片机介绍8

2．3STC89C52单片机的性能11

2．4各类单片机的比较与分析12

3数字抢答器总体方案的设计12

3．1系统硬件的设计13

3．1．1系统设计原理图13

3．1．2时钟频率电路的设计14

3．1．3复位电路的设计15

3．1．4显示电路的设计16

3．1．5键盘扫描电路的设计16

3．1．6报警电路的设计18

3．2系统软件的设计18

3．2．1KeilC51v8.05软件介绍18

3．2．2主程序系统结构图19

结论20

参考文献21

附录A22

答辩记录及评分表29

摘要

随着科学技术的发展，人们学习知识的手段也越来越多。

趣味抢答竞赛就是其中的一种。

众所周知，抢答赛一定要公平，公正的判断出选手的答题权，这就离不开抢答器。

通过本课题的设计研究，设计一种基于单片机的数字抢答器，该设备投资小，操作简单，功率小，效率高，是现代抢答赛不可或缺的工具。

课题叙述了数字抢答器的基本原理，介绍一种以89C52单片机为核心的八路数字抢答器系统。

给出了一种数字抢答器的设计方案。

设计内容包括声音提示、主持人键、选手编号显示，剩余时间显示等部分。

此次设计的抢答器拥有电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠等特点。

本课题从硬件和软件两方面阐述了该抢答器系统的设计技术。

经过调试和运行,该抢答器达到了预期目标。

一、绪论

1．1课题的背景与意义

1．1．1课题的背景

随着科学技术的迅猛发展，单片机的应用正在不断的深入。

它有着价格低廉，体积小巧，性能优越，开发简单，耗能低等优点。

正逐步用来开发各种智能家电，学习用具，工业设备等产品。

同时带动传统控制检测技术日新月异的更新。

[2]

1．1．2课题的意义

国内外研究进展及发展趋势：

我国电子市场正在突飞猛进的发展。

当然，抢答器也不例外。

抢答器作为一种电子产品。

已广泛用于各种智力和知识竞赛场合。

但目前所使用的传统的抢答器工艺复杂，可靠性低，实现困难，体积庞大，操作更是不简单。

这极大的影响了整个行业的发展。

随着科学技术的发展，现在抢答器必然将向着数字化，智能化，小型化方向发展。

因此，本课题选择了STC89C52单片机来设计具有八个抢答键的数字抢答。

该抢答器具有制作简单，成本低廉，可靠性高，易于实现，体积小巧以及操作简单等特点。

对于STC89C52单片机，第二章有详细介绍。

这里不做赘述。

1．2课题的任务和要求

1．2．1课题的任务

利用现在市面上性价比极高且易于购买的STC89C52单片机设计一款数字抢答器，需实现以下功能：

（1）八名选手同时使用；

（2）能显示答题人的编号；

（3）需显示出剩余时间；

（4）开始与抢答成功声音提示；

（5）主持人可控制开始和结束抢答；

（6）时间可调。

1．2．2课题的要求

本设计主要内容：

接通电源后，系统自动复位，无需手动按复位键。

抢答器处于禁止状态，选手按抢答键无效，也不作提示。

数码管显示030，主持人这时可以按动ADD键与DEC键设置抢答剩余时间；主持人启动START键后，抢答器开始工作。

蜂鸣器给出声响提示。

抢答时间开始减少，直到有选手抢答为止。

如果在规定的时间内，没有选手抢答，抢答器自动复位。

选手在设定的时间内抢答时，抢答器完成：

优先判断、编号显示、蜂鸣器提示。

当一轮抢答成之后，禁止二次抢答、数码管显示当前剩余时间。

选手答题结束后，主持人按下RESET键，抢答器复位，方可进行下一轮的抢答。

该数字抢答器的预期目标如下：

（1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮SW1~SW8表示。

（2）设置一个系统复位键RESET，一个系统开始键START，由主持人控制。

（3）抢答器可自动识别抢答成功的选手，并在LED数码管上显示该选手编号，同时

蜂鸣器发出提示声。

选手抢答成功后其他选手不可抢答，及按下抢答键后无效。

（4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（默认30秒）。

当主持人启动"START"键后，中断程序开始计时。

抢答时间开始减少。

同时蜂鸣器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒。

（5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，报警0.5秒，数码管上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人启动RESET复位键为止。

（6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并自动复位。

准备下一次的抢答。

二、STC89C52单片机系统说明

STC89C52单片机内部包含了作为微型计算机所必须的基本功能部件，各功能部件相互独立的集成在同一块芯片上。

本章主要介绍STC89C52单片机的系统结构及其功能。

2．189系列单片机的概况

AT89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单片机系列这个系列单片机的最大特点是在片内含有Flash存储器。

能方便的存储所开发的程序，而不需要外加储存模块。

因此,在应用中有着十分广泛的前途。

特别是在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。

89系列单片机特点：

AT89系列单片机是以8051内核构成的。

所以,它和8051系列单片机是兼容的系列。

这个系列对于以8051为基础的系统来说,是十分容易进行取代和组成的。

故而对于熟悉8051的用户来说,用ATMEL公司的89系列单片机进行取代8051的系统设计是轻而易举的事。

89系列单片机的优点：

（1）内部含Flash存储器在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改这就大大缩短了系统的开发周期同时在系统工作过程中能有效地保存一些数据信息即使外界电源损坏也不会影响到信息的保存。

（2）和80C51插座兼容89系列单片机的引脚是和80C51的引脚一样的所以当用89系列单片机取代80C51时可以直接进行代换这时不管采用40引脚或是44引脚的产品只要用相同引脚的89系列单片机取代80C51的单片机即可。

（3）静态时钟方式。

89系列单片机采用静态时钟方式，所以可以节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。

（4）错误编程亦无废品产生。

一般的OTP产品一旦错误编程就成了废品，而89系列单片机内部采用了Flash存储器所以错误编程之后仍可以重新编程直到正确为止。

故不存在废品。

（5）可进行反复系统试验。

用89系列单片机设计的系统可以反复进行系统试验。

每次试验可以编入不同的程序。

这样可以保证用户的系统设计达到最优。

而且，随用户的需要和发展还可以进行修改使系统不断能追随用户的最新要求。

[3]

2．2STC89C52单片机介绍

内部结构图：

如图2-2，

图中：

（1）内部总线是STC89C52单片机内部的数据通路。

（2）时钟电路为单片机提供一个基准工作时钟。

（3）复位电路是为单片机通电后设置初始状态。

各引脚介绍：

如图2-3，本设计所选用的STC89C52单片机是PDIP封装。

及双排针式，40引脚的封装。

P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向IO口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向IO口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器计数器2的外部计数输入（P1.0T2）和时器计数器2的触输入（P1.1T2EX）。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

引脚号第二功能

P1.0T2（定时器计数器T2的外部计数输入），时钟输出。

P1.1T2EX（定时器计数器T2的捕捉重载触发信号和方向控制）。

P1.5MOSI（在线系统编程用）。

P1.6MISO（在线系统编程用）。

P1.7SCK（在线系统编程用）。

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向IO口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向IO口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

端口引脚第二功能

P3.0RXD（串行输入口）。

P3.1TXD（串行输出口）。

P3.2INTO（外中断0）。

P3.3INT1（外中断1）。

P3.4TO（定时计数器0）。

P3.5T1（定时计数器1）。

P3.6WR（外部数据存储器写选通）。

P3.7RD（外部数据存储器读选通）。

此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。

RST——复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

ALEPROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。

一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的16输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

要注意的是：

每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。

该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。

此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。

PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EAVPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。

需注意的是：

如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端为高电平（接Vcc端），C