抢答计分系统单片机课程设计.docx
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抢答计分系统单片机课程设计
摘要
在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等各种手段批示出第一抢答者。
同时，还可以设置计分、犯规及奖惩记录等各种功能。
本课题的设计可容纳8组参赛者同时参赛，每组设置一个按钮供参赛者抢答使用，当一个组抢答器按下后数码管显示组号，由于抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能使其余的组就抢答无效，抢答的组回答问题后由主持人进行加减分，然后主持人按复位键后继续进行抢答。
本课程设计——抢答计分系统，采用了单片机编程语言，实现了以下功能：
⑴具有判断按键先后（抢答）、计时和计分功能；⑵对违规操作进行提示；⑶声音提示及计分显示；⑷断电保护功能。
关键词：
抢答按钮、蜂鸣器报警、复位、
一、任务分析与设计思路............................1.
二、整体设计方案..................................2
2.1、单片机的选择..............................2
2.2、单片机的基本结构..........................2
三、抢答器的硬件设计...............................3
3.1、总体电路设计................................
3.2、抢答器的工作原理...........................
3.3、按键设计...................................
3.4、时钟电路设计..............................
3.5、复位电路设计..............................
3.6、系统复位.................................
四、软件设计......................................
1、系统软件设计流程图.......................
2、抢答计分系统原理图.........................
五、调试与功能说明...............................
六、心得体会.....................................
七、参考文献.......................................
一、任务分析与设计思路
本课题主要的目的是：
抢答器各种竞赛当中很常用的一种器具，应用非常广泛。
抢答器种类很多，功能也各不相同，大体上可以归纳为这样几点：
能够分辨参赛选手按键抢答的先后；能够识别犯规操作；声音提示；对回答结果进行加分或扣分处理；显示选手得分情况等。
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（如30秒）。
当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00.
座位
主持人席
座位1
座位2
座位3
座位4
按钮开关
SW1
SWa
SWb
SWc
SWd
指示灯
D7
D0
D1
D2
D3
蜂鸣器
有
无
无
无
无
二、整体设计方案
1、单片机的选择：
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。
2、单片机的基本结构：
AT89C51单片机是采用高性能的静态89C51设计，如图2-2
图2—1
3、方案设计
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AT89C51单片机为中心，采用模块化的设计方案。
如图2—1所示。
图2-2
三、抢答器的硬件设计
1、总体电路设计
电路图如3-1
图3-1
2.抢答器的工作原理
抢答器是各种竞赛当中很常用的一种器具，应用非常广泛。
抢答器种类很多，功能也各不相同，大体上可以归纳为这样几点：
能够分辨参赛选手按键抢答的先后；能够识别犯规操作；声音提示；对回答结果进行加分或扣分处理；显示选手得分情况等。
晶振电路如图3-2.
图3-2
3.按键设计
如图2-1，P2.4为开始抢答，P1.7为停止，P1.1-P1.4为四路抢答输入，数码管段选P2.6口，位选P2.7口，蜂鸣器输出为P0.4口。
P3.6为分数加10，P3.5为分数减10。
如图3-3
图3-3
4.时钟电路设计
单片机必须在时钟驱动下才能正常工作，在单片机内部有一个时钟振荡电路，只需外部接一个振荡源就能产生一定时钟信号发送到单片机各个单元，决定单片机的工作速度。
一般选用石英晶体振荡器，时钟电路图如图3-4.
图3-4
5.复位电路设计
单片机第九脚RST为复位端，只要在复位端保持两周期的高电平就能实现复位。
电阻给电容充电，电容的电压缓慢上升直到vcc，没到vcc时芯片复位脚近似低电平，于是芯片复位，接近vcc时芯片复位脚近高电平，于是芯片停止复位，复位完成
如图3-5.
图3-5
6.系统复位
使CPU进入初始状态，从0000H地址开始执行程序的过程叫系统复位。
四、软件设计
1系统软件设计流程图
如图4-1所示。
图4-1
2抢答计分系统的原理图
最终的原理图：
有键盘抢答电路，语音提示电路，显示电路看门狗电路，STC89C52单片机构成。
如图4-2.
图4-2
五、调试与功能说明
⑴键盘部分
系统的键盘可以分为主持人键盘和选手键盘两种，其中主持人键盘功能比较复杂，选手键盘相对简单，可以根据系统的实际应用场合进行设计。
键盘可以采用以下几种类型：
一、数字键盘形式；二、独立按键形式。
手键盘则可以选择任意非锁式单一按键。
如图5-1
图5-1
⑵显示部分
显示部分主要由选手编号显示、选手计分显示、抢答有效显示、抢答犯规显示和答题时间结束提示等几个部分，根据各部分的功能，可以选择不同的显示方案。
选手编号和选手计分显示可以采用液晶显示或数码管显示。
抢答有效显示、抢答犯规显示和答题时间结束提示部分，只要能够有效区分抢答是否有效，时间到，或抢答是否犯规即可。
设计时可以用选用不同颜色的发光二极管及可区分两种信息。
⑶声音提示部分:
声音提示大致可以分为以下几种：
一、抢答开始提示音；二、抢答有效提示音；三、犯规操作提示音；四、倒计时和时间到提示音。
实际设计时，根据实际应用的需要，选择不同的声音提示器件。
如图5-2.
图5-2
⑷看门狗（WD）设计
系统一旦启动在比赛结束之前，出于连续工作方式，系统中应考虑飞车保护，即看门狗定时器（WatchDogTimer）保护。
在系统初始化程序中，应考虑上电复位和看门狗复位的区别，避免出现看门狗复位后等待人工设置的情况。
如图6-2
图5-2
六、心得体会
通过该次课程设计，才发现自己对于该门课程学到的知识是多么的有限，很多知识都不太会应用，还有许多的汇编指令也没能熟练的应用。
在自己设计，编程及测试的时候，对于该门课程的知识有了更深一步的了解，同时知道了很多缺陷，自己还需要更进一步的学习该课程，方能对该课程更进一步的掌握。
经过该次课程设计，我终于能体会到吴茂老师说的，只有经过不断的练习，编程才能更好的了解单片微机。
但是这样还不算是掌握，只能说是了解，因为单片机课程本来就是一门偏向于实践的课程，只有不断的实践，才能跟上社会的步伐。
同时我也得感谢我的组员以及同学给予我的帮助，使得我对于该课程有了新的认识。
单片机课程，如果没有经过大量的实践验证真的很难学会。
在该次课程设计中，自己在编程过程中遇到了许多的问题，最初的数码管都没能点亮，蜂鸣器的使用等等都是一个个的难题，自己没有学会，就只能去查找书本，不断地吸取教训，增长经验。
这个学期眼看就要过去了，现在才发现原来自己在课本中学习到的知识是多么的有限，很多的知识在运用的时候，根本就力不从心。
原因无他，只是自己实践的太少了，对于该门专业课程还无法从本质上认识，深入的了解，进而掌握它。
通过这次的课程设计，自己真的发现了很多的缺点与不足，知道了自己接下来该如何去做。
要想成功的学会单片机，必须从现在开始不断地查阅程序，编写程序，测试程序，从而不断的改进程序，实现更好，更容易，更简单的，更有效的办法。
虽然是同一个程序，但是方法确实有各种各样的。
只有做到更简洁明了，才能更适合社会的发展。
为了能更好的掌握该专业知识，我认为只有加强训练的强度了。
参考文献
[1]《单片微机应用原理》第三版机械工业出版社
[2]单片机原理及接口技术（第3版），李朝青，北京航空航天大学出版社，2002
[3]单片机C程序设计及应用实例，胡伟，人民邮电出版社，2003
[4]单片机系统设计与实例指导，冯育长，西安电子科技大学出版社，2007
[5]艾庆生,王卫东,王明秋.单片机最简连线抢答器[J].电子制作,2000,（07）
[6]梁超,肖静,邱志诚.一款基于单片机技术的电子抢答器[J].机电工程技术,2005,（01）
附录：
程序清单（略）
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