基于单片机实现的抢答器设计系统.docx
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基于单片机实现的抢答器设计系统
摘要
通过这次课程设计,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。
关键词：
抢答器排除故障的能力工程过程
目录
引言1
第一章抢答器的系统概述2
1.1抢答器系统的主要功能2
1.2抢答器系统的需求3
1.3抢答器的工作流程3
1.4抢答器的工作过程4
第二章系统方案的设计5
2.1硬件设计5
2.2AT89C51的介绍5
2.3总体原理图6
第三章软件的设计7
3.1主程序系统的结构图7
3.2主要的程序7
结束语9
毕业设计总结10
参考文献11
引言
本课题利用AT89C51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。
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。
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。
第一章抢答器系统概述
1.1抢答器系统的主要功能
这次设计的系统主要功能是利用AT89C51单片机为主体，通过电路，数码管，扬声器等硬件来实现功能具体见图1-1
图1-1系统主要功能方框图
系统采用了模块化设计智能抢答器，在抢答的比赛中广泛应用，每个选手都有一个抢答按钮。
主持人可以使用开始和结束的按钮。
后台的人可以修改，抢答时间和选手回答的时间，例如原始状态抢答时间为10秒，回答问题时间为30秒，可以通过加键和减键修改上述时间，改完后按结束按钮确定。
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，在最后五秒扬声器发生提示。
如果有人犯规抢答显示屏会显示犯规选手的号码，扬声器继续发声。
抢答主板：
抢答主板是整个设计的核心，关键的是单片机AT89C51。
内部电路设计用汇编语言完成。
它完成了时间的设定，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢按及答题倒计时功能等。
显示及指示：
本设计中，有一个数码管组，四个数码管。
其中两个显示时间，一个空着，一个显示抢答号码。
依次按下复位键（RESET），开始键后开始抢答。
可以抢按：
超时数码管显示“FFF”，当答题超过规定时间后数码管显“FFF”。
如果有选手在规定时间内抢按成功，则可以答题，数码管显示抢答时间的同时也显示选手号码。
若在按开始键前抢答表示犯规，数码管显示“FF”并显示选手号码。
1.2抢答器系统的需求
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、抢答规定的时间和回答问题的时间可是在1～99s设定。
3、可以显示是哪个选手抢答有效和抢答无效，正确按键后有扬声器发声。
4、抢答时间和回答问题时间有倒记时显示，时间完后系统自动复位。
5、按键锁定，在有效状态下，按键无效。
1.3抢答器的工作流程
基本工作原理：
在抢答中，有多个信号同时或者不同时往主电路中输入，抢答器中的寄存器可以辨别，记录第一个号码，并且内部的定时器开始运行，记录并产生超时信号。
整个抢答器工作过程中，显示电路和其他电路要根据实际情况对外电路输出对应的信号。
1.4抢答器的工作过程
1、调节抢答时间或者答题时间可以按"加一"键或"减一"键进行调节，这时会显示在调节的抢答时间或答题时间值，如果想加一秒就按一下"加一"键，如果想减一秒就按一下"减一"键，其时间会在显示屏上显示改变后的时间，范围在0到99秒。
2、在按"开始"键之后，就会有提示音，并且进入抢答的倒计时（默设15秒），若是有人抢答成功，也会有提示音，并且显示号码并进入答题时间（默设30秒），因为是不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。
3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按"停止"按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"开始"键进入下次抢答计时。
4、如果主持人未按"开始"键，而有人按了抢答按键，这时抢答犯规，显示屏上显示FF和犯规选手号码并响个不停，直到按下"停止"键为止。
总而言之，这个设计是利用AT89C51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，是一个实用的设计。
本章主要描述了抢答器的工作原理和本设计系统的工作流程。
在说明工作原理的过程中，这些电路单元如何实现抢答功能；在说明系统的流程时，结合本设计的内容，指出了数值设置的方法和意义。
抢答正常流程与犯规流程的实现，以及如何进行抢答控制。
第二章系统方案的设计
2.1硬件设计
这次设计有硬件和软件的设计，它们相互结合，是不能分离的；从时间上来说，其中硬件绝大部分工作量实在刚开始的时候，到最后再做一些修改，但是只要认真做，硬件设计的大返工是比较少的，到中后期基本上都是软件设计任务，因为现在集成电路技术发展的很快发展，各种功能很强的芯片不断出现，使硬件电路的集成度越来越高，硬件设计的工作量在整个项目中的所占的比重逐渐下降。
2.2AT89C51的介绍
AT89C51是一个高性能，低功耗的CMOS8位单片机，其器件是采用了ATMEL公司的高密度和非易失性存储技术制造的。
并且兼容了标准的MCS-51指令系统及80C51引脚结构，AT89C51的芯片中集成了通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的微处理器ATMEL。
AT89C51具有以下特性：
（1）.128X8位内部RAM；
（2）.32个双向I/O口；（3）.三级程序存储器锁；（4）.兼容MCS-51指令系统；（5）.2个16位计时器和6个中断源；（6）.可编程串行通道；（7）.低功耗空间和省电模式和时钟频率0-24MHZ。
2.3总体原理图
图3-1系统原理图
P1.0为开始，P1.7为停止，P1.1-P1.6为六路输入，数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器为P3.6口。
P3.2为时间加一调整，P3.3为时间减一调整。
第三章软件的设计
3.1主程序系统的结构图
图3-1软件系统结构图
在本设计中包括了以下6个主要的程序：
主程序；非法抢答序；抢答时间调整程序；回答时间调整程序；倒计时程序；显示及发声程序。
3.2主要的程序
主程序：
ORG0040H
MAIN:
MOVR1,#0FH
MOVR2,#0AH
MOVTMOD,#11H
MOVTH0,#0F0H
MOVTL0,#0FFH
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断[10]
SETBEA
SETBET0
SETBET1
SETBEX0
SETBEX1
CLROK
CLRRING
SETBTR1
SETBTR0
结束语
首先感谢王老师，谢老师等各位老师给我的支持和帮助，如果不是他们的教导我也不可能做出这次的设计。
感谢他们在这几个月份给予的关键性指导和提议。
同时感谢家里面的家人，为我提供了一个很好的学习环境，和无微不至的关怀，在我感到困难和灰心时，他们对我的鼓励和安慰。
我还要感谢我的一些同学，他们在我最需要帮助的时候帮助了我，在此，对于他们无私的帮助我表示深深的感谢。
可以说如果没有他们的帮助我就不可能顺利的按时完成毕业设计
感谢对本设计进行评审的老师们，感谢他们给我提出的宝贵意见。
毕业设计总结
这次研究和设计的六路多功能抢答器采用了通用的AT89C51等电子元器件，利用AT89C51单片机及外围接口实现抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将硬件和软件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管显示屏能够正确地显示时间。
单片机部分利用汇编语言编写。
设计时，首先通过编程，然后具体安装，仿真，完全实现了设计功能。
其次，我认为我的这次设计还可以将设计的其他功能增强，比如可以设计声控装置，在主持人说开始时，让它自动完成复位清零并且开始计时的功能。
如果提供相应的元器件和时间上的宽限，一定可以完成这个功能，进一步完善作品。
参考文献
[1]朱宇光单片机应用新技术电子工业出版社2003
[2]张志良单片机原理与控制技术机械工业出版社2005
[3]郑有正单片机原理及应用四川大学出版社2002
[4]林春方高频电子线路电子工业出版社2010
[5]冀振燕LJML系统分析设计与应用案例人民邮电出版社2003
[6]余发山单片机原理及应用技术中国矿业大学出版社2003
[7]杨刚、龙海燕等现代电子技术电子工业出版社2004
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