基于单片机的八路抢答器设计【毕业设计】.doc

1、I本科毕业论文（20 届）基于单片机的八路抢答器设计所在学院专业班级 电子信息科学与技术学生姓名指导教师完成日期II目 录摘 要 . .1Abstract. .2前 言. .3第一章 绪 论 .41.1 抢答器发展概况 .41.2 设计研究的背景及意义 .4第二章 系统总体方案设计 .52.1 设计要求 .52.1.1 设计任务 .52.1.2 结题形式 .52.2 系统设计方案与选择 .52.2.1 方案一 .52.2.2 方案二 .62.2.3 方案比较 .62.3 系统总体结构图 .62.4 系统的工作原理 .6第三章 电路的功能单元设计 .83.1 单片机最小系统 .83.1.1 系统

2、结构 .83.1.2 系统特点 .83.1.3 STC89C52 单片机 .83.1.4 时钟电路 .103.1.5 复位电路 .113.2 按键电路 .113.3 报警电路 .113.4 显示电路 .12III3.5 无线信号接收电路 .13第四章系统软件的设计 .154.1 编译软件 Keil C.154.2 仿真软件 Proteus.164.3 制板软件 Protel 99 SE.16第五章 调试及故障分析 .185.1 程序调试 .185.2 硬件焊接 .185.3 实物调试 .195.4 故障分析 .21第六章 总结与展望 .22参考文献致谢附录 1：整机原理图附录 2：源程序第 1

3、 页摘 要抢答器作为一种实用工具，已广泛应用于问答竞赛场合。虽然抢答器虽价格并不昂贵，但由于其使用频率较低，且有的制作工艺复杂，不然就是可靠性低。若专门购置一台抢答器，但实际上真正使用的次数极少，而长期存放很容易导致其电子器件的损坏进而导致活动的延误或失败。本次设计是以八路抢答为理念，在考虑到需要实现限时抢答的功能后决定采用STC89C52 单片机及其外围接口实现的抢答系统。数码管显示编号和倒计时的功能可通过单片机的计数器和定时器功能达到，至于键盘输出的功能则只用按钮开关来完成。关键词：单片机；数字管；蜂鸣器第 2 页AbstractResponder as a practical tool,

4、 has been widely used in qDigital tube;Buzzer第 3 页前 言单片机又叫单片微控制器，它把计算机系统聚集在了一块芯片上。单片机可以根据内部CPU 的字长分成不同类型，通常，我们使用的一般是 8 位机。单片机的历史大致可以分为四个阶段：单片机探索阶段（19761978）；单片机完善阶段（19781982）；微控制器形成阶段（19831990）；微控制器全面发展阶段（1990 以后）。其中第四阶段也就是当今的时代，单片机技术已经越来越完善越来越智能化，从我们平时常见的玩具家电到十分罕见的智能机器人，工业工程控制都能看得到单片机的身影。 为了加深对单片机的

5、了解，本次设计采用 stc89c52 单片机为核心制作了这个具有抢答倒计时，答题倒计时，显示抢答者编号等功能的抢答系统，本设计具有实用性强，操作简单，控制方便等特点。本文详细介绍了系统的各个模块的具体功能和实现的具体过程。整个系统的核心是更公正的显示抢答者的编号以及方便抢答过程。第 4 页第一章 绪 论1.1 抢答器发展概况在科学技术发展如此之快的今天，社会竞争也变得越来越激烈，知识竞赛之类的活动也越来越频繁。如此，传统的举手回答并依靠人眼来判断抢答的先后顺序已明显跟不上潮流，为此我们需要一种能够公正准确的判断出第一位抢答者的电子仪器来替代传统的方法。早期单片机十分简单，是由三极管发光管等组成

6、，识别选手的号码只能通过发光管的指示。而在电子技术发展了几十年后的今天，我们已经可以采用数字集成电路或单片机来制作抢答器，并由此带来了许多新的功能。当今，抢答器一般分为电子抢答器和电脑抢答器。一般而言，电脑抢答器因为可以将它与电脑投影仪等设备相连接所以适合大型的活动；而电子抢答器因为其简单方便的特点比较适合于中小型企业及学校进行使用。本次设计的就是电子抢答器。1.2 设计研究的背景及意义我国进行单片机项目研究开发已经有二十余年历史，在此期间所进行的单片机开发项目由简单到复杂，由小型单独系统到大型综合系统。对于单片机的应用也越来越广泛，从最开始的工程控制，到现在的航空航天、消防安全、数据采集、石

7、油地质勘探、铁路交通运输以及自动化家电中都有单片机的应用。随着计算机的快速发展，单片机技术已成为计算机技术中的一个最为重要的一部分，因此对单片机的应用的范围也越来越宽广，特别在工程控制和仪器自动化方面起着越来越重要的作用。在众多单片机当中，52系列凭着其众多的优点正渐渐成为主流。各种知识竞赛、文娱活动的广泛开展，使抢答器成了必不可少的电子设备，它为参赛选手提供了公正、客观、快速的裁决，已逐渐发展成为一种电子商品，但市场上所销售抢答器一般较贵且大多是由小规模集成电路构成，导致其性能比较单一。本文介绍了一种以STC89C52 单片机为核心的新一代抢答器，它充分利用了单片机的各个优点，具有结构简单、

8、功能强大、高可靠性、低成本，实用性比较强的特点。第 5 页第二章 系统总体方案设计2.1 设计要求2.1.1 设计任务具有时间,声，光，提示的数字抢答器的设计（1）具有声音提示，LED 闪烁提示，或者 LED 及显示时间。（2）最小同时提供 8 名选手比赛，分别有 8 个按钮。（3）设置一个抢答开关，该开关由主持人控制，抢答开关具有开始，暂停，暂停后开始，复位的功能。（4）抢答选手在规定时间内抢答功能，且一次抢答时间为 30s。（5）抢答选手在规定时间内抢答，答题时间为 15s，显示选手的编号和时间并保持到主持人清楚为止。（6）抢答时间和答题时间在倒数 5s 是都会发出报警提示本次抢答（答题）

9、时间即将结束。（7）如设定时间已到无人抢答，本次抢答无效系统报警，禁止抢答。显示器显示“00 0” 。 2.1.2 结题形式（1）撰写并上交一份 8000 字左右的毕业设计报告（纸质）；（2）上交毕业设计报告、电路原理图和 PCB 图、程序等电子文件；（3）制作并上交相应的控制系统作品（硬件）；（4）口试答辩。2.2 系统设计方案与选择2.2.1 方案一第 6 页整个设计都采用集成数字电路，抢答输入信号的触发则用机械开关来完成。方案一具有能方便选手抢答等特点。但由于使用集成数字电路会使连接的电路较为复杂，增加制作困难，不方便使用。2.2.2 方案二以 STC89C52 为核心来实现运算控制、信

10、号识别以及显示等功能。且由于使用单片机作为控制核心，技术比较成熟，应用起来更为方便、简单，并且周围的辅助电路相对而言也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，对系统进行功能的扩展和更改极为便捷。2.2.3 方案比较相互比较之后，我们发现方案二对于学生而言比方案一更为简单，在使用上更是如此，而且方案一因其复杂的电路性能所以可能导致误差，方案二采用的 STC89C52 的测量精度明显要高许多，所以我们采用方案二比较合适。2.3 系统总体结构图抢答器电路总体设计方框图如图 2-1 所示： 图 2-1 抢答器总体设计方框图2.4 系统的工作原理抢答器系统的工作原理是利用单片机的定时器

11、T0、T1 中断完成,剩余的状态循环调用显按键电路控制电路显示电路报警电路 无线电路第 7 页示子程序,用 4 个共阳极 LED 数码管来显示，本次设计将单片机的 P0 口作为数码管的八个段选， P2 口中的 P2.4、 P2.5、P2.6、P2.7 作为 4 个数码管的位选，而 P1 口则接 8 个按键以提供选手抢答，P2.0 、P2.1、P2.2、P2.3 分别为开始、暂停、继续、复位。抢答及抢答限时功能：通过八路按键配合程序来实现抢答功能。当主持人按下抢答键后开始抢答 30s 倒计时，按下任何一路的按钮都将导致其他路的关闭，然后在开始对键盘译码以显示最快按下抢答键的那一路的标号的同时开始进行答题倒计时 答题限时：当选手按下抢答按键时，开始进行答题时间倒计时，选手有 15 秒的答题时间，倒计时为 5 时发出报警，警告选手答题时间即将结束，若倒计时结束时，选手还未进行抢答，则本次抢答结束，主持人再次按下抢答键开始下一次抢答。暂停功能：为以防意外情况，主持人可在抢答倒计时和答题倒计时中使用暂停和解除暂停功能。